Em um trabalho científico revolucionário descoberto por Albert Einstein em 1905, E = mc2 introduzido, onde: E é a energia, m é a massa ec é a velocidade da luz no vácuo. Desde então, E = mc2 tornou-se uma das equações mais reconhecidas do mundo. Na verdade, pessoas sem formação em física pelo menos ouviram falar dessa equação e estão cientes de seu tremendo impacto no mundo. No entanto, a maioria das pessoas não sabe o que a equação significa. Simplificando, esta equação representa a correlação da energia na matéria: em essência, energia e matéria são duas formas da mesma coisa. Essa equação simples mudou a maneira como pensamos sobre energia e deu origem a vários avanços tecnológicos.
Etapa
Parte 1 de 2: Noções básicas sobre equações
Etapa 1. Defina as variáveis da equação
O primeiro passo para entender a equação é saber o significado de cada uma das variáveis. Nesse caso, E é a energia de um objeto estacionário, m é a massa do objeto ec é a velocidade da luz no vácuo.
A velocidade da luz (c) é uma constante que é igual em cada equação e é aproximadamente igual a 3,00x108 metros por segundo. No contexto da relatividade de Einstein, c2 funciona mais como um fator de conversão de unidade do que como uma constante. Portanto, c é ao quadrado como resultado da análise dimensional (a energia é medida em joules, ou kg m2 s-2) para que a adição de c2 para garantir que a relação entre energia e massa seja dimensionalmente consistente.
Etapa 2. Entenda o que é energia
Existem muitas formas de energia, incluindo calor, eletricidade, produtos químicos, nuclear e outros. A energia é transferida entre vários sistemas (fornecendo energia a um sistema enquanto extrai energia de outro).
A energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada em diferentes formas. Por exemplo, o carvão tem muita energia potencial que se transforma em energia térmica quando queimado
Etapa 3. Defina a noção de massa
Massa é geralmente definida como a quantidade de matéria em um objeto.
- Existe também outra definição de massa. Existem termos "energia de repouso" e "massa relativística". A energia de repouso é a massa que é constante e não muda, não importa o quadro de referência que você usa. Por outro lado. a massa relativística depende da velocidade do objeto. Na equação E = mc2, m refere-se à energia de repouso. Isso é muito importante, porque significa que sua massa não aumenta mesmo que você ganhe velocidade, ao contrário da crença popular.
- Deve ser entendido que massa e peso são duas coisas diferentes. Peso é a força gravitacional sentida por um objeto, enquanto massa é a quantidade de matéria no objeto. A massa só muda se o objeto for alterado fisicamente, enquanto o peso muda dependendo da gravidade dos arredores do objeto. A massa é medida em quilogramas (kg), enquanto o peso é medido em Newtons (N).
- Como a energia, a massa não pode ser criada ou destruída, mas pode mudar de forma. Por exemplo, cubos de gelo derretem em líquidos, mas ainda têm a mesma massa em ambos os tipos de formas.
Etapa 4. Entenda que massa e energia são equivalentes
Essa equação afirma que massa e energia são equivalentes e informa quanta energia está contida em uma determinada quantidade de massa. Basicamente, essa equação explica que uma pequena massa está, na verdade, cheia de grande energia.
Parte 2 de 2: Aplicando Equações no Mundo Real
Etapa 1. Entenda de onde vem a energia usada
A maior parte da energia que consumimos vem da queima de carvão e gás natural. A combustão dessas substâncias faz uso de elétrons de valência (elétrons desemparelhados na camada mais externa dos átomos) e ligações feitas com outros elementos. Quando o calor é adicionado, essas ligações são quebradas e a energia liberada é usada como fonte de energia.
A obtenção de energia por meio deste método é muito ineficiente e prejudicial ao meio ambiente
Etapa 2. Aplicar as equações de Einstein para tornar a conversão de energia mais eficiente
E = mc2nos diz que há mais energia armazenada no núcleo de um átomo do que nos elétrons de valência. A energia liberada da fissão atômica é muito maior do que a da quebra das ligações eletrônicas.
A energia nuclear é baseada neste princípio. Reatores nucleares causam fissão atômica e capturam grandes quantidades de energia liberada
Etapa 3. Descubra as tecnologias criadas por E = mc2.
E = mc2 permitiu a criação de muitas tecnologias novas e interessantes, entre as quais nos tornamos nossas principais necessidades:
- Um PET scan usa radioatividade para ver o que está dentro do corpo.
- Esta equação permite o desenvolvimento de telecomunicações com satélites e rover.
- A datação por radiocarbono usa decomposição radioativa com base nesta equação para determinar a idade de objetos antigos.
- A energia nuclear fornece uma fonte de energia mais limpa e eficiente para nossa sociedade.
