¿Alguien puede explicar e = mc ^ 2 en detalle?

Muchas personas no se dan cuenta de cuánta energía hay encerrada en la materia. El núcleo de cualquier átomo es un horno de radiación intensa, y cuando abres la puerta del horno, esa energía se derrama; muchas veces violentamente. Sin embargo, hay algo aún más intrínseco a este aspecto de la materia que escapó de los científicos durante años.

No fue hasta la brillantez de Albert Einstein que pudimos comprender completamente esta correlación entre masa y energía. Ingrese E = mc ^ 2

. Esta fórmula algebraica aparentemente simple representa la correlación de la energía con la materia (equivalencia energética de cualquier cantidad dada de masa). Muchos han oído hablar de él, pero no muchos entienden lo que implica. Muchas personas desconocen cuánta energía contiene la materia. Por lo tanto, durante los próximos minutos, intentaré transmitirles la magnitud de su propia equivalencia de energía potencial personal.

Primero, debemos desglosar esta ecuación. ¿Qué significan cada una de las letras? ¿Cuáles son sus valores? Vamos a dividirlo de izquierda a derecha:

Albert Einstein. Crédito de imagen: Biblioteca del Congreso

E representa la energía, que medimos en julios. Joules es una medida SI para la energía y se mide como kilogramos x metros cuadrados por segundo cuadrado [kg xm ^ 2 / s2]. Todo esto significa esencialmente que un Joule de energía es igual a la fuerza utilizada para mover un objeto específico 1 metro en la misma dirección que la fuerza.

m representa la masa del objeto especificado. Para esta ecuación, medimos la masa en kilogramos (o 1000 gramos).

c representa la velocidad de la luz. En el vacío, la luz se mueve a 186,282 millas por segundo. Sin embargo, en ciencia utilizamos el SI (Sistema Internacional de Unidades), por lo tanto, usamos medidas de metros y kilómetros en lugar de pies y millas. Entonces, cada vez que hacemos nuestros cálculos para la luz, usamos 3.00 × 10 ^ 8m / s, o más bien 300,000,000 metros por segundo.

Entonces, esencialmente, lo que dice la ecuación es que para una cantidad específica de masa (en kilogramos), si la multiplica por la velocidad de la luz al cuadrado (3.00 × 10 ^ 8) 2

, obtienes su equivalencia energética (julios). ¿Entonces, qué significa esto? ¿Cómo puedo relacionarme con esto y cuánta energía hay en la materia? Bueno, aquí viene la parte divertida. Estamos a punto de realizar un experimento.

No es uno para el que necesitemos equipos sofisticados, ni tampoco para el que necesitamos un gran laboratorio. Todo lo que necesitamos es matemática simple y nuestra imaginación. Ahora, antes de continuar, me gustaría señalar que estoy utilizando esta ecuación en su forma más básica. Hay muchos derivados más complejos de esta ecuación que se utilizan para muchas aplicaciones diferentes. También vale la pena mencionar que cuando dos átomos se fusionan (como el hidrógeno que se fusiona con el helio en el núcleo de nuestra estrella), solo aproximadamente el 0.7% de la masa se convierte en energía total. Para nuestros propósitos, no debemos preocuparnos por esto, ya que simplemente estoy ilustrando las increíbles cantidades de energía que constituyen su equivalencia en masa, no ilustrando la fusión de toda su masa convirtiéndose en energía.

Comencemos por recopilar los datos para poder ingresarlos en nuestra ecuación. Yo peso aproximadamente 190 libras. Nuevamente, a medida que usamos unidades SI en ciencia, necesitamos convertir esto de libras a gramos. Así es como hacemos esto:

1 Josh = 190 libras
1 libras = 453,6 g
Entonces 190lbs × 453.6g / 1 lbs = 86,184g
Entonces 1 Josh = 86,184g

Como nuestra medida para E está en julios, y las unidades de medida de julios son kilogramos x metros cuadrados por segundo cuadrado, necesito convertir mi masa en gramos a mi masa en kilogramos. Lo hacemos de esta manera:

86,184g × 1kg / 1000g = 86.18kg.

Entonces 1 Josh = 86.18kg.
Ahora que estoy en la unidad de medida correcta para la masa, podemos conectar los valores a la ecuación y ver exactamente lo que obtenemos:
E = mc ^ 2

E = (86.18kg) (3.00 × 10 ^ 8m / s) 2

E = 7.76 × 10 ^ 18J

Se parece a esto: 7,760,000,000,000,000,000 o aproximadamente 7.8 septillones de julios de energía.

Representación artística de la energía liberada en una explosión.

Via Pixabay.

Esta es una cantidad increíblemente grande de energía. Sin embargo, todavía parece muy vago. ¿Qué significa ese número? ¿Cuánta energía es eso realmente? Bueno, continuemos este experimento y encontremos algo con lo que podamos medir esto, para ayudar a poner esta cantidad de energía en perspectiva para nosotros.

Primero, convirtamos nuestra energía en una medida equivalente. Algo con lo que podemos relacionarnos. ¿Cómo suena TNT? Primero, debemos identificar una unidad de medida común para TNT. El kilotón. Ahora descubrimos cuántos kilotones de TNT hay en 1 Joule. Después de buscar un poco, encontré una relación de conversión que nos permitirá hacer esto:

1 julio = 2,39 × 10 ^ -13

kilotones de explosivos. Lo que significa que 1 Joule de energía es igual a .000000000000239 kilotones de TNT. Ese es un número muy pequeño. Una mejor manera de entender esta relación es cambiar esa relación para ver cuántos julios de energía hay en 1 kilotón de TNT. 1 kiloton de TNT = 4.18 × 10 ^ 12

Julios o más bien 4,184,000,000,000 Julios.

Ahora que tenemos nuestra relación de conversión, hagamos los cálculos.

1 Josh (E) = 7.76 x 10 ^ 18J
7,76 x 10 ^ 18 J x 1 kT TNT / 4,18 x 10 ^ 12

J = 1,856,459 kilotones de TNT.

Por lo tanto, al concluir nuestro pequeño experimento mental, encontramos que solo un ser humano es aproximadamente la equivalencia de 1.86 MILLONES de kilotones de energía TNT. Ahora pongamos eso en perspectiva, solo para iluminar la enorme cantidad de potencia que realmente es esta equivalencia.

La bomba que destruyó Nagasaki en Japón durante la Segunda Guerra Mundial fue devastadora. Niveló una ciudad en segundos y puso fin a la Guerra en el Pacífico. Esa bomba tenía aproximadamente 21 kilotones de explosivos. Eso significa que yo, 1 ser humano, tengo 88,403 veces más energía explosiva en mí que una bomba que destruyó una ciudad entera … y eso se aplica a cada ser humano.

Entonces, cuando escuche a alguien decirle que tiene un potencial real, simplemente responda que no tiene idea …

Explosión de bomba de hidrógeno.

Imagen vía Pixabay.

FísicaRelatividad

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En uno de los revolucionarios artículos científicos de Albert Einstein publicados en 1905, E = mc ^ 2

Fue presentado; donde E es energía, m es masa y c es la velocidad de la luz en el vacío.

[1]

Desde entonces, E = mc ^ 2

se ha convertido en una de las ecuaciones más famosas del mundo. Incluso las personas sin experiencia en física al menos han oído hablar de la ecuación y son conscientes de su influencia prodigiosa en el mundo en que vivimos. Sin embargo, la mayoría de las personas no saben exactamente qué significa la ecuación. En términos simples, la ecuación representa la correlación de la energía con la materia: esencialmente, la energía y la materia son solo dos formas diferentes de la misma cosa.

[2]

Esta ecuación relativamente simple ha alterado la forma en que pensamos sobre la energía y nos ha proporcionado numerosos avances tecnológicos.

Parte 1

Entendiendo la ecuación

1 Defina las variables de la ecuación. El primer paso para comprender cualquier ecuación es saber qué representa cada variable. En este caso, E es la energía de un objeto en reposo, m es la masa del objeto y c es la velocidad de la luz en el vacío. La velocidad de la luz, c es constante en todos los marcos de referencia y es aproximadamente igual a 3.00 × 108 metros por segundo. En el contexto de la relatividad de Einstein, el c2 funciona más como un factor de conversión de unidad que como una constante. Como tal, se eleva al cuadrado como resultado del análisis dimensional: la energía se mide en julios, o kg m2 s-2, por lo que agregar c2 asegura que la relación entre energía y masa sea dimensionalmente consistente.
2 Comprender qué se entiende por energía. Hay muchas formas de energía, incluidas las térmicas, eléctricas, químicas, nucleares y más. [3] La energía se transfiere entre sistemas que dan energía a un sistema mientras se la quita de otro. La energía no se puede crear ni destruir, solo puede tomar una forma diferente. Por ejemplo, el carbón tiene una gran cantidad de energía potencial que se convierte en energía térmica cuando se quema.
3 Defina qué significa masa. La masa generalmente se define como la cantidad de materia en un objeto. [4] También hay algunas otras definiciones de masa. Existe “masa invariante” y “masa relativista”. La masa invariable es la masa que permanece sin cambios sin importar en qué marco de referencia se encuentre. La masa relativista, por otro lado, depende de la velocidad del objeto. En la ecuación E = mc2, m se refiere a la masa invariante. Esto es muy importante, porque significa que su masa no crece a medida que avanza más rápido, a diferencia de la popular http: //belief. Es importante comprender que la masa y el peso son diferentes. El peso es la fuerza gravitacional que siente un objeto, mientras que la masa es la cantidad de materia en ese objeto. La masa solo puede cambiar si el objeto se altera físicamente, mientras que el peso cambia según la gravedad del entorno en el que se encuentra el objeto. La masa se mide en kilogramos (kg) mientras que el peso se mide en newtons (N). Al igual que la energía, la masa tampoco puede ser creado ni destruido, pero también puede cambiar de forma. Por ejemplo, un cubo de hielo puede derretirse en un líquido, pero aún tiene la misma masa en ambos estados.
4 Date cuenta de que masa y energía son equivalentes. [5] La ecuación establece que masa y energía son lo mismo y te dice cuánta energía está contenida dentro de cierta cantidad de masa. Esencialmente, la ecuación explica que una pequeña cantidad de masa está llena de una gran cantidad de energía. [6]

Parte 2

Aplicando la ecuación en el mundo real

1 Comprenda de dónde proviene la energía utilizable. La mayor parte de nuestra energía consumible proviene de la quema de carbón y gas natural. La quema de estas sustancias aprovecha sus electrones de valencia (electrones no apareados en la capa más externa de un átomo) y los enlaces que forman con otros elementos. Cuando se agrega calor, estos enlaces se rompen y la energía liberada se utiliza para alimentar nuestras comunidades. La obtención de energía de esta manera no es muy eficiente y es costosa para el medio ambiente.
2 Aplique la ecuación de Einstein para hacer que la conversión de energía sea más eficiente. E = mc2 nos dice que hay mucha más energía almacenada dentro del núcleo de un átomo que en sus electrones de valencia. [7] La energía liberada por la división de un átomo es mucho mayor que la de romper enlaces de electrones. La energía nuclear se basa en este principio. Los reactores nucleares provocan la fisión (la división de los átomos) y capturan la cantidad masiva de energía liberada.
3 Descubra las tecnologías posibles gracias a E = mc2. E = mc2 ha permitido la creación de muchas tecnologías nuevas y emocionantes, algunas de las cuales, no podemos imaginar vivir sin: [8] Los escáneres PET utilizan la radiactividad para ver dentro del cuerpo. La ecuación permitió el desarrollo de telecomunicaciones con satélites y rovers. La datación por radiocarbono utiliza la desintegración radiactiva basada en la ecuación para determinar la edad de los objetos antiguos. La energía nuclear proporciona fuentes de energía más limpias y eficientes para nuestra sociedad.

Natarajan Shriethar

En física, la equivalencia masa-energía es un concepto formulado por Albert Einstein que explica la relación entre masa y energía. Expresa la ley de equivalencia de energía y masa usando la fórmula

E = mc ^ 2

donde E es la energía de un sistema físico, m es la masa del sistema y c es la velocidad de la luz en el vacío (aproximadamente 3 × 10 ^ 8 m / s).

Encontrará la prueba de esta ecuación aquí Prueba de Einstein de E = mc² (la prueba es larga y complicada, así que no la he escrito aquí)

Espero que esto ayude.

Natarajan Shriethar

esta ecuación

\ begin {ecuación}

E = mc ^ 2

\ end {ecuación}

explica que el contenido de energía en una partícula o materia. Relaciona la energía con su masa. si una partícula tiene masa “m”, su energía es masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz “c”. Suponga que si un material tiene masa de 1 gramo y se mueve (lo que significa que no está en reposo), la energía de ese material sería

\ matemáticas {3 x 10 ^ 16} julios

Kartikaye Bhardwaj

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