En un trabajo científico revolucionario descubierto por Albert Einstein en 1905, E = mc2 introducido, donde: E es energía, m es masa yc es la velocidad de la luz en el vacío. Desde entonces, E = mc2 se ha convertido en una de las ecuaciones más reconocidas del mundo. De hecho, personas sin experiencia en física al menos han oído hablar de esta ecuación y son conscientes de su tremendo impacto en el mundo. Sin embargo, la mayoría de la gente no sabe qué significa la ecuación. En pocas palabras, esta ecuación representa la correlación de la energía con la materia: en esencia, la energía y la materia son dos formas de la misma cosa. Esta sencilla ecuación ha cambiado nuestra forma de pensar sobre la energía y ha dado lugar a diversos avances tecnológicos.
Paso
Parte 1 de 2: Entender las ecuaciones
Paso 1. Defina las variables de la ecuación
El primer paso para comprender la ecuación es conocer el significado de cada una de las variables. En este caso, E es la energía de un objeto estacionario, m es la masa del objeto y c es la velocidad de la luz en el vacío.
La velocidad de la luz (c) es una constante que es igual en cada ecuación y es aproximadamente igual a 3.00x108 metros por segundo. En el contexto de la relatividad de Einstein, c2 funciona más como un factor de conversión de unidades que como una constante. Por lo tanto, c se eleva al cuadrado como resultado del análisis dimensional (la energía se mide en julios o kg m2 s-2) de modo que la suma de c2 para asegurar que la relación entre energía y masa sea dimensionalmente consistente.
Paso 2. Comprenda qué es la energía
Hay muchas formas de energía, que incluyen calor, electricidad, productos químicos, nuclear y otras. La energía se transfiere entre varios sistemas (proporcionando energía a un sistema mientras extrae energía de otro).
La energía no se puede crear ni destruir, solo se transforma en diferentes formas. Por ejemplo, el carbón tiene mucha energía potencial que se convierte en energía térmica cuando se quema
Paso 3. Defina la noción de masa
La masa se define generalmente como la cantidad de materia en un objeto.
- También hay otra definición de masa. Hay términos "energía en reposo" y "masa relativista". La energía en reposo es una masa que es constante y no cambia, independientemente del marco de referencia que utilice. Por otra parte. La masa relativista depende de la velocidad del objeto. En la ecuación E = mc2, m se refiere a la energía en reposo. Esto es muy importante, porque significa tu masa no aumenta incluso si aumenta la velocidad, contrariamente a la creencia popular.
- Debe entenderse que la masa y el peso son dos cosas diferentes. El peso es la fuerza gravitacional que siente un objeto, mientras que la masa es la cantidad de materia en el objeto. La masa solo cambia si el objeto se modifica físicamente, mientras que el peso cambia según la gravedad del entorno del objeto. La masa se mide en kilogramos (kg) mientras que el peso se mide en Newtons (N).
- Como la energía, la masa no se puede crear ni destruir, pero puede cambiar de forma. Por ejemplo, los cubitos de hielo se funden en líquido, pero aún tienen la misma masa en ambos tipos de formas.
Paso 4. Comprende que la masa y la energía son equivalentes
Esta ecuación establece que la masa y la energía son equivalentes y dice cuánta energía está contenida en una determinada cantidad de masa. Básicamente, esta ecuación explica que una pequeña masa en realidad está llena de gran energía.
Parte 2 de 2: Aplicar ecuaciones en el mundo real
Paso 1. Comprenda de dónde proviene la energía utilizada
La mayor parte de la energía que consumimos proviene de la quema de carbón y gas natural. La combustión de estas sustancias hace uso de electrones de valencia (electrones no apareados en la capa más externa de los átomos) y enlaces formados con otros elementos. Cuando se agrega calor, estos enlaces se rompen y la energía liberada se usa como fuente de energía.
Obtener energía a través de este método es muy ineficiente y dañino para el medio ambiente
Paso 2. Aplicar las ecuaciones de Einstein para hacer que la conversión de energía sea más eficiente
E = mc2nos dice que hay más energía almacenada en el núcleo de un átomo que en los electrones de valencia. La energía liberada por la fisión atómica es mucho mayor que la de romper enlaces de electrones.
La energía nuclear se basa en este principio. Los reactores nucleares provocan fisión atómica y capturan grandes cantidades de energía liberada
Paso 3. Descubra las tecnologías creadas por E = mc2.
E = mc2 ha permitido la creación de muchas tecnologías nuevas y emocionantes, entre las cuales nos hemos convertido en nuestras principales necesidades:
- Una tomografía por emisión de positrones (PET) usa radiactividad para ver qué hay dentro del cuerpo.
- Esta ecuación permite el desarrollo de las telecomunicaciones con satélites y rover.
- La datación por radiocarbono utiliza la descomposición radiactiva basada en esta ecuación para determinar la edad de los objetos antiguos.
- La energía nuclear proporciona una fuente de energía más limpia y eficiente para nuestra sociedad.
