תוֹכֶן

• צעדים

הנוסחה E = mc הייתה ידועה לראשונה כאשר הוצגה במאמר של אלברט איינשטיין בשנת 1905 והפכה לנוסחה המפורסמת ביותר שהוותה במה לפריצת דרך במדע וטכנולוגיה מאוחר יותר. ב- E = mc, E הוא אנרגיה, m הוא מסה, ו- c היא מהירות האור בחלל ריק. גם אנשים שאין להם ידע בסיסי בפיזיקה שמעו על נוסחה זו, ובמידה מסוימת יודעים על השפעתה, אולם רובם אינם יודעים זאת. המשמעות האמיתית של נוסחה זו. במילים פשוטות זו נוסחה שמראה את הקשר בין אנרגיה לחומר: במיוחד שאנרגיה וחומר הן שתי צורות שונות של אותו הדבר. הנוסחה הפשוטה הזו שינתה את האופן בו אנשים תופסים אנרגיה ובתורם הובילה לסדרת צעדים חשובים ביצירת הטכנולוגיה המודרנית כיום.

צעדים

חלק 1 מתוך 2: הבנת הנוסחה

1. 

   
   
   הגדר את המשתנים בנוסחה. כדי להבין נוסחה כלשהי, הצעד הראשון חייב להיות להבין מה מייצג כל משתנה בנוסחה. במקרה זה, E היא האנרגיה של האובייקט במצב נייח, m היא המסה של האובייקט, ו- c היא מהירות האור בחלל ריק.
   • מהירות האור c קבועה עם ערך של כ- 3.00x10 מטר לשנייה. בתורת היחסות של איינשטיין, c משמש כגורם המרה יחידה במקום קבוע. מכיוון שאנרגיה נמדדת ביחידות ג'ול (J) או ק"ג מ"ש, השימוש ב- c הוא תוצאה של ניתוח ממדי כדי להבטיח שהקשר בין אנרגיה למסה הוא ממד.

2. 

   
   
   להבין מהי אנרגיה. אנרגיה יכולה להתקיים בצורות רבות כגון תרמית, חשמלית, כימית, גרעינית וכו '. ניתן להחליף אנרגיה בין שתי מערכות, כאשר האחת נותנת אנרגיה והשנייה מקבלת אנרגיה.
   • לא ניתן לייצר או לאבד אנרגיה, אלא ניתן להמיר אותה רק מצורה אחת לאחרת. לפחם, למשל, יש אנרגיה פוטנציאלית רבה הניתנת להמרה לחום בעת שריפתם.

3. 

   
   
   נחישות המונית. המסה של אובייקט מוגדרת ככמות החומר הכלולה באותו אובייקט.
   • יש גם כמה הגדרות אחרות למסה. "מסה קבועה" ו"נפח יחסי "הם שניים מהם. מסה קבועה, כשמו כן הוא, היא מסה קבועה בכל הנסיבות. בינתיים, המסה היחסית תלויה במהירות האובייקט. המסה בנוסחה E = mc היא מסה קבועה. זו נקודה חשובה הסותרת את תפיסתם של רבים כדי להצביע על המסה של אובייקט לא שינוי במהירות.
   • זכרו שמסה ומשקל הם שני מושגים שונים. משקל הוא כוח המשיכה של אובייקט, והמסה היא כמות החומר שמרכיבה את האובייקט. המסה משתנה רק כאשר האובייקט משתנה פיזית, בעוד שמשקל משתנה בהתאם לכוח המשיכה של המדיום. מסה נמדדת בקילוגרמים (ק"ג), משקל נמדד בניוטון (N).
   • בדומה לאנרגיה, המסה אינה נוצרת ולא הולכת לאיבוד בפני עצמה, אלא רק משתנה מצורה אחת לאחרת. לדוגמא, קוביית קרח יכולה להמיס לנוזל אך מסתה אינה משתנה.

4. 

   מסה ואנרגיה הם כמויות שוות ערך. נוסחה זו קובעת את הדמיון של מסה ואנרגיה, ומראה כמה אנרגיה יש במסה נתונה. והכי חשוב, נוסחה זו מראה לנו שמסה קטנה מכילה גם כמות אנרגיה עצומה. פרסומת

חלק 2 מתוך 2: יישום הנוסחה לתרגול

1. 

   מקור האנרגיה הניתנת לשימוש. מרבית האנרגיה שאנשים משתמשים כיום נובעת משריפת פחם וגז טבעי. כאשר דלקים אלו נשרפים, הקשרים הנוצרים על ידי אלקטרוני הערכיות יישברו וישוחררו אנרגיה, כך שאנשים יוכלו לנצל את מקור האנרגיה הזה לכל החיים.
   • נטילת אנרגיה בצורה זו אינה רק לא יעילה אלא גם מזיקה לסביבה.

2. 

   השתמש בנוסחת האנרגיה של איינשטיין כדי להגביר את היעילות של חילוף החומרים באנרגיה. הנוסחה E = mc מראה כי גרעין האטום מכיל יותר אנרגיה מאלקטרוני הערכיות של האטום. האנרגיה המשתחררת משבירת אטום גדולה בהרבה מזו המשתחררת בתהליך שבירת קשרי אלקטרונים.
   • אנרגיה גרעינית מבוססת גם על עיקרון זה. כורים גרעיניים גורמים לביקוע (גורם לאטומים להיפרד), ואנשים יחזירו את האנרגיה המשתחררת מהבקע.

3. 

   המצאות טכנולוגיות מתגשמות הודות ל- E = mc. הנוסחה E = mc סייעה ביצירת טכנולוגיות חדשות מעניינות רבות שאולי בני האדם כיום בקושי יכולים לחיות בלעדיהן, למשל:
   • סריקת פוזיטרון (PET) משתמשת בקרינה כדי לראות תמונות של פנים הגוף.
   • בהתבסס על נוסחה זו, מדענים פיתחו טכנולוגיות תקשורת מלוויינים ומשוטטים אוטונומיים.
   • גיל החפץ נקבע על ידי שיטת קרינת הפחמן, מהותה של שיטה זו מבוססת על תהליך ריקבון רדיואקטיבי על פי הנוסחה E = mc.
   • אנרגיה גרעינית היא מקור אנרגיה נקי ויעיל יותר ממקורות אנרגיה מסורתיים שאנשים עדיין מנצלים ומשתמשים בהם.
   פרסומת