¿Cómo se encontró [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas]?

La lógica detrás de la derivación de esta ecuación proviene de seguir a través de 2 postulados:

  1. Las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales (es decir, la gravedad tendrá la misma fuerza en cierto sistema, sin importar cómo se mida)
  2. La velocidad de la luz en el vacío es c sin importar cómo se mida.

Ahora, cuando aceleramos un objeto hacia c, vemos que su masa aumenta a medida que aumenta la velocidad, acercándose a una masa infinita [que también es la razón por la cual nunca podemos alcanzar la velocidad c para un objeto masivo].

Ahora, podemos medir la energía cinética del objeto en cuestión usando la fórmula:

Esta es la fórmula newtoniana para medir la energía cinética, que está bien para velocidades pequeñas, pero no puede compensar el aumento de masa a medida que aumenta la velocidad, por lo que necesitamos una nueva fórmula para la energía cinética relativista.

Para gestionar esto y tenerlo en cuenta, necesitamos construir esto en una ecuación para la velocidad relativista, que se puede simplificar para:

En este punto llegó el avance más significativo de Einsteins, ya que resolvió este problema de energía cinética y velocidad resolviendo esto para una v muy pequeña, e hizo que esta ecuación y la anterior se combinaran para una nueva ecuación para energía cinética:

Ya lo sabemos por el hecho de que la mecánica de energía cinética newtoniana no puede funcionar a altas velocidades; Esta ecuación se puede simplificar de la siguiente manera:

Usando el hecho de que:

Podemos sustituir esto en la ecuación anterior para obtener:

Ahora se puede ver que la energía relativista consta de dos partes. La primera parte es cinética y depende de la velocidad del cuerpo en movimiento. La segunda parte se debe al aumento de masa y no depende de la velocidad del cuerpo. Podemos simplificar la ecuación estableciendo que la velocidad (es decir, la energía cinética relativista) del cuerpo móvil sea cero, eliminándola de la ecuación:

QED

Para más información, sigue aquí.

En la física newtoniana, el trabajo realizado sobre un objeto por una fuerza constante donde el desplazamiento es en la misma dirección llamada energía cinética (de acuerdo con el teorema trabajo-energía).

En Física Relativista, este trabajo no solo aumenta su velocidad, sino también el impulso, por lo tanto, para mantener una aceleración uniforme, tenemos que aumentar la fuerza, por lo que este Trabajo Relativista se realizará con fuerza variable.

Consideremos un objeto cuya masa en reposo es m . Ahora, se aplica una fuerza constante para mover el objeto en la misma dirección de longitud infinitamente pequeña dx en un tiempo infinitamente pequeño dt . Entonces dKE = dW = Fdx

Sabemos,

Ahora, ecuación equivalente de energía de masa generalizada,

Sabemos,

Sabemos,

Entonces,

Por lo tanto,

Notó que, para masa menos partícula m = 0 entonces E = pc

Para más :

http://www.ajuronline.org/upload

https://www.fourmilab.ch/etexts/

E = mc2: ecuación de Einstein que dio origen a la bomba atómica

(Nota: “Masa” no aumenta con la velocidad / velocidad que sea.

Solo porque está escrito en algún libro de física “moderno” obsoleto, esta noción no es necesariamente la verdad. Incluso Einstein no entendió todas las implicaciones de sus teorías, no creía en las ondas gravitacionales y, por lo tanto, en la radiación gravitacional en ciertas etapas. Incluso tuvo un artículo rechazado de Physical Review a fines de 1930 al respecto. Estaba tan molesto por esto que nunca presentó ningún documento a Phys. Rev. luego después.

“No es bueno introducir el concepto de la masa M = m / 1 − v2 / c2 de un cuerpo móvil para el cual no se puede dar una definición clara. Es mejor no introducir otro concepto de masa que la “masa en reposo” m. En lugar de presentar M, es mejor mencionar la expresión del impulso y la energía de un cuerpo en movimiento “.

– Albert Einstein en carta a Lincoln Barnett, 19 de junio de 1948 (cita de LB Okun)

Para obtener más información sobre esto, vaya al enlace: Respuesta de Samim Ul Islam a ¿Por qué definimos la masa relativista como γm? )

La famosa fórmula “se cayó” como consecuencia de la Relatividad Especial. Einstein era un matemático lo suficientemente bueno como para verlo.

Míralo de esta manera. Una nave va por encima, en relación con usted, al 99.9999% de la velocidad de la luz. Mientras tanto, se está aplicando una gran cantidad de energía para acelerarla aún más.

Desde el punto de vista de la nave, están aplicando esa energía para ir más rápido, y experimentan las cosas de esa manera, porque han alterado su flujo de tiempo.

Pero desde tu punto de vista, ¡no pueden ir más rápido! Prácticamente ya están yendo a la velocidad de la luz.

¿Así que lo que sucede? Dado que la gran energía que están aplicando no puede (de nuevo desde su punto de vista) acelerarlos más rápido, esa energía tiene que “ir” a algún lado.

Y la Relatividad Especial tiene una respuesta: desde su punto de vista, ¡en realidad es su MASA la que está aumentando! Es decir, si de alguna manera pudieras pesar la nave espacial a distancia.

E = mc ^ 2 expresa esta relación … describe qué tan rápido aumenta su masa en relación con la energía aplicada, cuando ya están yendo aproximadamente a la velocidad de la luz.

Gracias