Comment comprendre E=mc2?
Pour comprendre E=mc², il faut définir chacune des variables. E est l'énergie d'un objet au repos, m est la masse de cet objet et c est la vitesse de la lumière dans le vide. Ni l'énergie ni la masse d'un objet ne peuvent changer, bien que la masse puisse changer de forme, comme lorsqu'un glaçon fond. Le but de l'équation est de vous dire combien d'énergie est contenue dans une certaine quantité de masse. Pour apprendre à appliquer l'équation au monde réel, lisez la suite!
Comment la fission nucléaire libère-t-elle autant d'énergie que la rupture d'électrons due à la combustion de combustibles fossiles?
Dans l' un des Albert Einstein de documents scientifiques révolutionnaires publiés en 1905, E = mc 2 a été introduit; où E est l'énergie, m la masse et c la vitesse de la lumière dans le vide. Depuis lors, E=mc 2 est devenue l'une des équations les plus célèbres au monde. Même les personnes sans formation en physique ont au moins entendu parler de l'équation et sont conscientes de son influence prodigieuse sur le monde dans lequel nous vivons. Cependant, la plupart des gens ne savent pas exactement ce que signifie l'équation. En termes simples, l'équation représente la corrélation de l'énergie à la matière: essentiellement, l'énergie et la matière ne sont que deux formes différentes de la même chose. Cette équation relativement simple a modifié notre façon de penser l'énergie et nous a fourninombreuses avancées technologiques.
Partie 1 sur 2: comprendre l'équation
- 1Définir les variables de l'équation. La première étape pour comprendre une équation est de savoir à quoi correspond chaque variable. Dans ce cas, E est l'énergie d'un objet au repos, 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 constante dans tous les référentiels et est à peu près égale à 3,00x108 mètres par seconde. Dans le contexte de la relativité d'Einstein, le c 2 fonctionne plus comme un facteur de conversion d'unité que comme une constante. En tant que tel, il est mis au carré à la suite d'une analyse dimensionnelle - l'énergie est mesurée en joules, ou kg m2 s -2, donc l'ajout du c 2 garantit que la relation entre l'énergie et la masse est cohérente sur le plan dimensionnel.
- 2Comprendre ce que l'on entend par énergie. Il existe de nombreuses formes d'énergie, notamment thermique, électrique, chimique, nucléaire et plus encore. L'énergie est transférée entre les systèmes qui alimentent un système tout en la retirant à un autre.
- L'énergie ne peut être ni créée ni détruite, elle ne peut que prendre une forme différente. Par exemple, le charbon a beaucoup d'énergie potentielle qui se transforme en énergie thermique lorsqu'il est brûlé.
Comment la gravité est-elle affectée par e=mc2? - 3Définissez ce que signifie la masse. La masse est généralement définie comme la quantité de matière dans un objet.
- Il existe également quelques autres définitions de la masse. Il existe une «masse invariante» et une «masse relativiste». La masse invariante est une masse qui reste inchangée quel que soit le cadre de référence dans lequel vous vous trouvez. La masse relativiste, quant à elle, dépend de la vitesse de l'objet. Dans l'équation E = mc 2, m fait référence à la masse invariante. C'est très important, car cela signifie que votre masse n'augmente pas à mesure que vous allez plus vite, contrairement à la croyance populaire.
- Il est important de comprendre que la masse et le poids sont différents. Le poids est la force gravitationnelle ressentie par un objet, tandis que la masse est la quantité de matière dans cet objet. La masse ne peut changer que si l'objet est physiquement modifié, tandis que le poids change en fonction de la gravité de l'environnement dans lequel se trouve 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 être ni créée ni détruite, mais elle peut aussi changer de forme. Par exemple, un glaçon peut fondre dans un liquide, mais il a toujours la même masse dans les deux états.
- 4Sachez que la masse et l'énergie sont équivalentes. L'équation indique que la masse et l'énergie sont la même chose et vous indique la quantité d'énergie contenue dans une certaine quantité de masse. Essentiellement, l'équation explique qu'une petite quantité de masse est pleine d'une grande quantité d'énergie.
Partie 2 sur 2: appliquer l'équation dans le monde réel
- 1Comprendre d'où vient l'énergie utilisable. La majeure partie de notre énergie consommable provient de la combustion du charbon et du gaz naturel. La combustion de ces substances tire parti de leurs électrons de valence (électrons non appariés dans la couche la plus externe d'un atome) et des liaisons qu'ils établissent avec d'autres éléments. Lorsque de la chaleur est ajoutée, ces liens se brisent et l'énergie libérée est utilisée pour alimenter nos communautés.
- Obtenir de l'énergie de cette façon n'est pas très efficace et coûte cher à l'environnement.
Le but de l'équation est de vous dire combien d'énergie est contenue dans une certaine quantité de masse. - 2Appliquez l'équation d'Einstein pour rendre la conversion d'énergie plus efficace. E=mc 2 nous dit qu'il y a beaucoup plus d'énergie stockée à l'intérieur du noyau d'un atome que dans ses électrons de valence. L'énergie libérée par la division d'un atome est beaucoup plus élevée que celle de la rupture des liaisons électroniques.
- L'énergie nucléaire repose sur ce principe. Les réacteurs nucléaires provoquent la fission (la division des atomes) et capturent la quantité massive d'énergie libérée.
- 3Découvrez les technologies rendues possibles par e=mc 2. E=mc 2 a permis la création de nombreuses technologies nouvelles et passionnantes, dont certaines sans lesquelles nous ne pouvons imaginer vivre:
- La TEP utilise la radioactivité pour voir à l'intérieur du corps.
- L'équation a permis le développement des télécommunications avec les satellites et les rovers.
- La datation au radiocarbone utilise la désintégration radioactive basée sur l'équation pour déterminer l'âge des objets anciens.
- L'énergie nucléaire fournit des sources d'énergie plus propres et plus efficaces à notre société.
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Questions et réponses
- Si la masse ne peut être ni créée ni détruite comme indiqué dans votre article, la masse peut-elle se transformer en énergie et vice versa?Einstein dit essentiellement que la masse et l'énergie sont des formes ou des descriptions différentes de la même chose. En convertissant la masse en énergie, vous conservez toujours la masse sous forme d'énergie.
- Les humains peuvent-ils encore voyager à 1% de la vitesse de la lumière?Non, même pas près. Gardez à l'esprit que la vitesse de la lumière est de 3,00×10^8 mètres/seconde. Pour que nous puissions même aller à une fraction de cette vitesse, 1% par exemple, nous devrions aller à 3,0 × 10^6 mètres/seconde, ce qui correspond à environ 1864,1 milles/seconde ou 6710 808,88 milles/heure. Nous ne sommes même pas encore près de cette vitesse sur le plan technologique.
- J'ai entendu dire que la relativité restreinte est liée au voyage dans le temps. Comment ça marche?Le temps absolu n'existe pas. Deux personnes se déplaçant à des vitesses relatives différentes peuvent être en désaccord sur le temps qui s'est écoulé entre deux événements. Cependant, si vous pouviez envoyer un signal plus rapidement que la lumière, les choses deviennent plus étranges: les deux personnes pourraient être en désaccord sur l'événement qui est arrivé en premier. Cela conduit à des paradoxes du "voyage dans le temps", comme s'envoyer un message dans le passé. La plupart des physiciens pensent que des signaux plus rapides que la lumière sont impossibles, en partie pour cette raison.
- Si la conclusion est Masse = Énergie multipliée par la vitesse de la lumière au carré. Alors comment l'énergie et la masse peuvent-elles être interchangeables mathématiquement? SI e=MC au carré est vrai et que E et M sont interchangeables, il semble y avoir un défaut. M=EC au carré la même chose? Je crois que non.Non, l'article disait que la masse et l'énergie sont interchangeables car lorsque vous augmentez l'une, l'autre doit être augmentée en raison de l'équation pour l'équilibrer.
- Pourquoi les atomes sont-ils si petits?Les atomes sont les éléments constitutifs de la matière et ils ne sont constitués que d'une certaine quantité de particules subatomiques. Ils sont peut-être considérés comme "petits", car nous sommes si grands en comparaison, et ils sont l'une des plus petites unités de création.
- Pourquoi un objet avec une masse ne peut-il pas voyager à la vitesse de la lumière?La relativité restreinte explique que l'accélération d'un objet avec une masse prend de plus en plus d'énergie à mesure que la vitesse augmente. Lorsque vous êtes proche de la vitesse de la lumière, cet effet est si perceptible que vous ne pouvez que vous rapprocher de plus en plus de la vitesse de la lumière, quelle que soit la quantité d'énergie que vous y mettez.
- Comment la gravité est-elle affectée par e=mc2?F=ma et E=mc2 sont tous deux englobés, dépassés et liés par cette loi/vérité la plus fondamentale de toute la physique: la résistance inertielle est proportionnelle à la force/énergie gravitationnelle. (La gravité a de l'énergie.) Cette loi s'applique au Soleil et aux photons, et elle s'applique aux trous noirs. Équilibrer la gravité et l'inertie est ce qui est le plus fondamental et le plus important ici. Ainsi, force/énergie, accélération, photons/lumière, gravité et inertie, et un espace de plus en plus petit sont des considérations centrales pour ce qui est impacté par cette équation.
- Comment la fission nucléaire libère-t-elle autant d'énergie que la rupture d'électrons due à la combustion de combustibles fossiles?Presque toute la masse d'un atome est située dans le noyau, où les protons et les neutrons sont très étroitement liés. La fission nucléaire brise ces liens étroits et convertit une partie de la masse du noyau en énergie.
- Vous utilisez un glaçon en train de fondre comme exemple d'un objet qui change de forme sans perdre de masse. Mais sûrement l'eau fondue occupera-t-elle moins de volume que le glaçon?La masse et le volume ne sont pas les mêmes. Vous pouvez étirer ou compacter un objet pour modifier son volume, mais la quantité de matière à l'intérieur restera la même. Dans l'exemple du glaçon, les molécules de l'eau liquide sont plus proches les unes des autres, mais ce sont toujours les mêmes molécules qui étaient dans la glace.
- Comme E=mc^2 est applicable à toute la matière dans le monde, pourquoi l'uranium et d'autres éléments radioactifs sont-ils utilisés pour créer de l'énergie plutôt que des éléments librement trouvés comme l'eau, le sable, etc.?L'uranium et d'autres éléments radioactifs sont très instables et sont donc les éléments les plus faciles à séparer (pas que ce soit facile!). La difficulté consiste à trouver comment diviser les éléments les plus librement trouvés, car ils ne sont pas si intrinsèquement instables en premier lieu.
Les commentaires (30)
- J'avais une mauvaise idée de E=mc2, mais maintenant je pense que je suis presque clair en lisant ceci. Merci beaucoup.
- Cet article est génial. Cela m'a aidé à comprendre l'équation sanglante qui était juste partout où vous regardez.
- En tant que profane, je suis tombé sur cette fameuse formule de manière simple mais très compréhensible par cet article. Cela a aidé à assouvir ma curiosité.
- J'ai découvert ce que "c" signifie en poursuivant ma lecture. Merci. Expliqué en termes simples.
- M'a fait réaliser à quel point mon esprit comprend peu et réaliser que dix vies ne suffisent pas pour apprendre tout ce qu'il y a à savoir.
- Je voulais que cette théorie soit racontée dans le langage le plus simple avec d'excellentes images. Cet article est très bien.
- En soixante ans d'enseignement général, je n'ai pas trouvé de meilleure explication de la découverte d'Einstein. La règle simple des exemples dans notre monde de tous les jours sans mathématiques compliquées est un art spécial et un cadeau pour ceux qui n'ont pas de formation spécialisée.
- Étonnante. Cet article aide vraiment. J'aimerais que tous les sites Web soient comme ça. Merci à celui qui l'a fait!
- 100%. Curiosité. Je me considère comme une éponge. Aussi tard que je suis dans ma longévité, le temps est court, donc je dois me concentrer sur le temps qu'il me reste.
- Je n'ai jamais suivi de cours de physique au lycée ou à l'université, mais chaque jour je me rends compte qu'une grande partie du monde est liée à la physique simple et complexe. Je savais ce que signifiait l'équation de la relativité d'Einstein sous sa forme la plus élevée, mais je ne le savais vraiment pas d'un point de vue pratique. Votre démo d'E+MC/2 me l'a apporté concrètement. Merci.
- J'ai senti que la ventilation simple et pas trop technique et la présentation par étapes le rendaient facile à suivre et à comprendre.
- Je me suis toujours posé des questions sur cette équation, et maintenant j'ai une certaine compréhension de la signification de celle-ci. Merci.
- Comprendre les principes derrière LIGO (laser interferometer gravitational-wave observatory) fonctionne en conjonction avec E=mc au carré.
- J'ai appris que la vitesse de la lumière dans le vide varie, donc dans l'équation e=mc2,c n'est pas une constante.
- J'ai 72 ans et en lisant ceci, j'ai enfin compris les bases mêmes de E=mc au carré.
- L'anglais commun est utilisé pour la description, c'est très agréable. Merci.
- Je n'ai jamais su le fait que l'énergie et la masse dépendent l'une de l'autre, ce que je pensais auparavant toutes les deux indépendantes!
- Très intéressant et utile. Pas très complexe; plutôt simple, mais professionnellement écrit. Apprécié.
- Il relie simplement les points des théories et des recherches sur «Aw! Maintenant, je comprends!» Il suscite la soif de plus. Il élargit les connaissances à une vitesse incroyable et ouvre plus de portes d'intuition. J'y suis depuis des années.
- J'aime l'énergie et sa connexion à la masse et à la vitesse, elle affine ma profondeur en vérité spirituelle. Pouvez-vous imaginer une petite chose comme le charbon composé de quantités variables, qui est la plus grande source d'énergie?
- Je trouve cette explication très compréhensible et intéressante. Merci.
- Ma mère m'a demandé de faire des recherches à ce sujet. L'article m'a aidé. Merci.
- J'ai dû trouver la définition de l'énergie = masse multipliée par la vitesse de la lumière au carré, et cela m'a vraiment aidé!
- J'ai adoré l'explication simple mais complète. C'est parfait pour quelqu'un qui n'a jamais étudié la physique mais qui connaissait l'équation et avait besoin de comprendre les éléments plus en détail.
- C'est un article étonnant. Cela m'a beaucoup aidé à comprendre la grande théorie d'Einstein.
- C'est très utile pour les futurs étudiants. C'est une équation très précieuse que nous a donnée Albert Einstein.
- En termes simples, j'ai pu comprendre les idées principales. Comme je n'ai pas le temps de le lire en ce moment, je le ferai dans un futur proche, et ce sera très amusant!
- Ceci est vraiment utile pour comprendre le concept d'énergie, de masse et de poids et bien d'autres concepts de physique.
- Cela m'a aidé à comprendre toutes les informations sur la façon dont la masse est utilisée dans cette équation!
- J'ai oublié mes bases de physique, et cela m'a vraiment aidé à les aborder facilement.
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