Dans un travail scientifique révolutionnaire découvert par Albert Einstein en 1905, E = mc2 introduit, où: E est l'énergie, m est la masse et c est la vitesse de la lumière dans le vide. Depuis lors, E = mc2 est devenue l'une des équations les plus reconnues au monde. En fait, les personnes sans formation en physique ont au moins entendu parler de cette équation et sont conscientes de son énorme impact sur le monde. Cependant, la plupart des gens ne savent pas ce que signifie l'équation. En termes simples, cette équation représente la corrélation entre l'énergie et la matière: en substance, l'énergie et la matière sont deux formes de la même chose. Cette simple équation a changé notre façon de penser l'énergie et a donné lieu à diverses avancées technologiques.
Étape
Partie 1 sur 2: Comprendre les équations
Étape 1. Définissez les variables de l'équation
La première étape pour comprendre l'équation est de connaître la signification de chacune des variables. Dans ce cas, E est l'énergie d'un objet stationnaire, m est la masse de l'objet et c est la vitesse de la lumière dans le vide.
La vitesse de la lumière (c) est une constante qui est égale dans chaque équation et est approximativement égale à 3.00x108 mètres par seconde. Dans le contexte de la relativité d'Einstein, c2 fonctionne plus comme un facteur de conversion d'unité que comme une constante. Par conséquent, c est au carré à la suite de l'analyse dimensionnelle (l'énergie est mesurée en joules, ou kg m2 s-2) de sorte que l'addition de c2 pour s'assurer que la relation entre l'énergie et la masse est dimensionnellement cohérente.
Étape 2. Comprendre ce qu'est l'énergie
Il existe de nombreuses formes d'énergie, notamment la chaleur, l'électricité, les produits chimiques, le nucléaire et autres. L'énergie est transférée entre divers systèmes (fournissant de l'énergie à un système tout en tirant de l'énergie d'un autre).
L'énergie ne peut pas être créée ou détruite, seulement transformée en différentes formes. Par exemple, le charbon a beaucoup d'énergie potentielle qui se transforme en énergie thermique lorsqu'il est brûlé
Étape 3. Définir la notion de masse
La masse est généralement définie comme la quantité de matière dans un objet.
- Il existe également une autre définition de la masse. Il existe des termes « énergie au repos » et « masse relativiste ». L'énergie au repos est une masse qui est constante et ne change pas, quel que soit le cadre de référence que vous utilisez. D'autre part. la masse relativiste dépend de la vitesse de l'objet. Dans l'équation E = mc2, m fait référence à l'énergie au repos. Ceci est très important, car cela signifie que votre masse non augmente même si vous accélérez, contrairement à la croyance populaire.
- Il faut comprendre que la masse et le poids sont deux choses différentes. Le poids est la force gravitationnelle ressentie par un objet, tandis que la masse est la quantité de matière dans l'objet. La masse ne change que si l'objet est physiquement modifié, tandis que le poids change en fonction de la gravité de l'environnement de l'objet. La masse est mesurée en kilogrammes (kg) tandis que le poids est mesuré en Newtons (N).
- Comme l'énergie, la masse ne peut pas être créée ou détruite, mais elle peut changer de forme. Par exemple, les glaçons fondent en liquide, mais ont toujours la même masse dans les deux types de formes.
Étape 4. Comprenez que la masse et l'énergie sont équivalentes
Cette équation indique que la masse et l'énergie sont équivalentes et indique la quantité d'énergie contenue dans une quantité donnée de masse. Fondamentalement, cette équation explique qu'une petite masse est en fait pleine d'une grande énergie.
Partie 2 sur 2: Application d'équations dans le monde réel
Étape 1. Comprendre d'où vient l'énergie utilisée
La majeure partie de l'énergie que nous consommons provient de la combustion du charbon et du gaz naturel. La combustion de ces substances utilise des électrons de valence (électrons non appariés dans la couche la plus externe des atomes) et des liaisons établies avec d'autres éléments. Lorsque de la chaleur est ajoutée, ces liaisons sont rompues et l'énergie libérée est utilisée comme source d'énergie.
L'obtention d'énergie par cette méthode est très inefficace et dommageable pour l'environnement
Étape 2. Appliquez les équations d'Einstein pour rendre la conversion d'énergie plus efficace
E = mc2nous dit qu'il y a plus d'énergie stockée dans le noyau d'un atome que dans les électrons de valence. L'énergie libérée par la fission atomique est beaucoup plus élevée que celle de la rupture des liaisons électroniques.
L'énergie nucléaire est basée sur ce principe. Les réacteurs nucléaires provoquent la fission atomique et capturent de grandes quantités d'énergie libérée
Étape 3. Découvrez les technologies créées par E = mc2.
E = mc2 a permis la création de nombreuses technologies nouvelles et passionnantes, parmi lesquelles nous sommes devenus nos principaux besoins:
- Un PET scan utilise la radioactivité pour voir ce qu'il y a à l'intérieur du corps.
- Cette équation permet le développement des télécommunications avec satellites et rover.
- La datation au radiocarbone utilise la décomposition radioactive basée sur cette équation pour déterminer l'âge des objets anciens.
- L'énergie nucléaire fournit une source d'énergie plus propre et plus efficace pour notre société.
