Hoe om E = mc2 te verstaan

In een van die revolusionêre wetenskaplike artikels van Albert Einstein wat in 1905 gepubliseer is, is die konsep E = mc bekendgestel, waar "E" dit is energie, "m" dit is massa en "c" dit is die spoed van lig in `n vakuum. Sedertdien is E = mc een van die beroemdste vergelykings in die wêreld geword. Selfs mense wat geen kennis van fisika het nie, het ten minste van hierdie vergelyking gehoor en weet die enorme invloed wat dit het op die wêreld waarin ons leef. Die meeste mense weet egter nie presies wat dit beteken nie. In eenvoudige terme verteenwoordig die vergelyking die ekwivalensie tussen massa en energie - basies dui dit daarop dat beide net twee verskillende vorme van dieselfde ding is. Hierdie eenvoudige vergelyking het die manier waarop ons dink oor energie verander en ons toegelaat om `n groot aantal van tegnologiese vooruitgang te skep.

conținut

Stappe
Deel 1verstaan die vergelyking
Deel 2pas die vergelyking toe in die werklike wêreld

stappe

Deel 1
Verstaan die vergelyking

Definieer die veranderlikes van die vergelyking. Die eerste stap in die verstaan van enige vergelyking is om te weet wat elke veranderlike beteken. In hierdie geval, "E" dit is die energie van `n voorwerp, "m" is sy massa en "c" dit is die spoed van lig in `n vakuum.

Die spoed van lig ("c") is `n konstante in alle verwysingsraamwerke en is ongeveer 3.00x10 meter per sekonde. In die konteks van Einstein se relatiwiteitsteorie, die c werk as `n faktor omskakeling eenhede as `n konstante. Daarom is dit kwadraat as gevolg van dimensionele analise. Die energie word gemeet in joules (of kg m s), dus voeg c by, verseker dat die verhouding tussen energie en massa dimensioneel konstant is.

Verstaan wat dit beteken as jy oor energie praat. Daar is baie vorme van energie, soos byvoorbeeld termiese, elektriese, chemiese, kern en baie meer. Die energie word oorgedra tussen stelsels wat energie aan een gee en dit na `n ander verwyder.

Energie kan nie geskep of vernietig word nie, dit kan slegs vorm verander. Byvoorbeeld, steenkool het baie potensiële energie wat omskep word in termiese energie wanneer dit verbrand word.

Definieer wat massa beteken In die algemeen word massa gedefinieer as die hoeveelheid materie in `n voorwerp.

Daar is ook ander definisies van massa. Sommige is die "onveranderlike massa" en die "relatiwistiese massa". Die onveranderlike massa is een wat nie verander nie, ongeag die verwysingsraamwerk waarin jy jouself vind. Aan die ander kant hang die relativistiese massa af van die spoed van die voorwerp. In die vergelyking E = mc, verteenwoordig "m" die invariant massa. Dit is baie belangrik omdat dit beteken dat die massa nie groei namate die spoed toeneem nie, in teenstelling met die algemene geloof.

Dit is belangrik om te verstaan dat die massa en gewig anders is. Die gewig is die gravitasiekrag wat `n voorwerp voel, terwyl die massa die hoeveelheid materie in daardie voorwerp is. Die massa kan slegs verander as die voorwerp fisies verander word, terwyl die gewig verander, afhangende van die erns van die omgewing waar die voorwerp is. Die massa word gemeet in kilogram (kg) terwyl die gewig in newton (N) gemeet word.

Soos energie kan massa nie geskep of vernietig word nie, dit kan slegs vorm verander. Byvoorbeeld, `n ysblokkie kan in `n vloeibare toestand smelt, maar dit bly altyd dieselfde massa in albei lande.

Verstaan dat massa en energie ekwivalent is. Die vergelyking bepaal dat massa en energie dieselfde is en dui aan hoeveel energie in `n sekere hoeveelheid massa is. Basies verklaar die vergelyking dat `n klein hoeveelheid massa gevul word met `n groot hoeveelheid energie.

Deel 2
Pas die vergelyking toe in die werklike wêreld

Verstaan waar die bruikbare energie vandaan kom. Die meeste van die bruikbare energie kom uit die verbranding van steenkool en natuurlike gas. Brandende hierdie stowwe misluk hul valenselektrone (elektrone ongeëwenaarde in die buitenste skil van `n atoom) en die bande met ander elemente. Wanneer hitte bygevoeg word, breek hierdie bande af en word energie vrygestel wat gebruik word om gemeenskappe te brand.

Die verkryging van energie op hierdie manier is nie baie doeltreffend nie en is duur vir die omgewing.

Pas die Einstein vergelyking toe sodat die energie omskakeling doeltreffender is. E = mc vertel ons dat daar veel meer energie in die kern van `n atoom gestoor word as in sy valenselektrone. Die energie wat vrygestel is deur die splitsing van `n atoom is baie hoër as wat vrygestel is deur die oortreding van die bande van elektrone.

Kernenergie is gebaseer op hierdie beginsel. Kernreaktore produseer splitsing (die verdeling van atome) en vang `n groot hoeveelheid vrygestelde energie.

Vind die tegnologie wat moontlik is, danksy die vergelyking E = mc. Die vergelyking E = mc het die skep van baie nuwe en opwindende tegnologieë moontlik gemaak, waarvan die afwesigheid moeilik sou wees om te dink:

PET-skanderings gebruik radioaktiwiteit om binne-in die liggaam te sien.

Die vergelyking het die ontwikkeling van telekommunikasie met satelliete en ontdekkingsreisigers toegelaat.

Radiokoolstofdatering gebruik radioaktiewe verval gebaseer op die vergelyking om die ouderdom van ou voorwerpe te bepaal.

Kernenergie bied baie skoner en doeltreffender energiebronne vir ons samelewing.

Deel op sosiale netwerke:

Verwante