Entendendo E=mc2: 7 Passos (com Imagens)

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Degraus
- Parte 1 de 2: Entendendo a equação
- Parte 2 de 2: Aplicando a equação no mundo real

Um dos revolucionários artigos científicos de Albert Einstein publicados em 1905 introduziu a fórmula E=mc, onde E é a energia, m é a massa e c é a velocidade da luz no vácuo. Desde então, E=mc se tornou uma das equações mais famosas do mundo. Mesmo pessoas sem formação em física pelo menos ouviram falar da equação e estão cientes de sua influência no mundo em que vivemos. No entanto, a maioria das pessoas não sabe exatamente o que a equação significa. Em termos simples, a equação representa a razão entre energia e massa: essencialmente, energia e matéria são apenas duas formas diferentes da mesma coisa. Essa equação relativamente simples mudou a forma como pensamos sobre energia e nos proporcionou inúmeros avanços tecnológicos.

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Parte 1 de 2: Entendendo a equação

1. O significado das variáveis da equação. O primeiro passo para entender uma equação é saber o que cada variável significa. Neste caso, E representa a energia de um objeto em repouso, m representa a massa do objeto e c representa a velocidade da luz no vácuo.

A velocidade da luz (c), é constante em todos os referenciais e aproximadamente igual a 3,00x10 metros por segundo. No contexto da teoria da relatividade de Einstein, o c atua mais como uma conversão de unidade do que como uma constante. Como tal, é elevado ao quadrado como resultado da análise dimensional - a energia é medida em joules, ou kg m s, portanto, adicionar c garantirá que a relação entre energia e massa seja dimensionalmente consistente.

2. Entenda o que significa energia. Existem muitas formas diferentes de energia, incluindo energia térmica, elétrica, química e nuclear. A energia é transferida entre sistemas, com um sistema recebendo energia que é retirada de outros sistemas.

A energia não pode ser criada ou destruída, só pode assumir uma forma diferente. Por exemplo, o carvão tem muita energia potencial que se transforma em energia térmica quando é queimado.

3. Defina o que significa massa. A massa é geralmente definida como a quantidade de matéria em um objeto.

Existem também algumas outras definições de massa. Existe algo como `massa invariante` e `massa relativista`. Massa invariante é a massa que permanece inalterada independentemente do referencial. A massa relativística, por outro lado, depende da velocidade do objeto. Na equação E=mc, m refere-se à massa invariante. Isso é muito importante, porque significa que sua massa não aumenta quando você se move mais rápido, ao contrário da crença popular.

É importante entender que massa e peso são diferentes. O peso é a força gravitacional que um objeto experimenta enquanto a massa é a quantidade de matéria nesse objeto. A massa só pode mudar se o objeto for fisicamente alterado, enquanto o peso depende da gravidade do ambiente do objeto. A massa é medida em quilogramas (kg), enquanto o peso é medido em Newtons (N).

Assim como a energia, a massa não pode ser criada ou destruída, mas pode mudar de forma. Por exemplo, um cubo de gelo pode derreter e se tornar um líquido, mas tem a mesma massa em ambos os estados.

4. Você percebe que massa e energia são iguais?. A equação afirma que a massa e a energia são as mesmas e indica quanta energia está presente dentro de uma determinada quantidade de massa. Essencialmente, a equação indica que uma pequena quantidade de massa contém uma grande quantidade de energia.

Parte 2 de 2: Aplicando a equação no mundo real

1. Entenda de onde vem a energia útil. A maior parte de nossa energia consumível vem da queima de carvão e gás natural. A queima dessas substâncias usa os elétrons de valência presentes (elétrons desemparelhados na camada mais externa de um átomo) e as ligações que eles fazem com outros elementos. Quando o calor é adicionado, essas ligações se quebram, liberando energia que é usada para alimentar nossa sociedade.

A obtenção de energia desta forma não é muito eficiente e é à custa do meio ambiente.

2. Aplique a equação de Einstein para tornar a conversão de energia mais eficiente. E = mc nos diz que há muito mais energia armazenada no núcleo de um átomo do que em seus elétrons de valência. A energia liberada da divisão de um átomo é muito maior do que a da quebra de ligações eletrônicas.

A energia nuclear é baseada neste princípio. Os reatores nucleares permitem que a fissão nuclear (a divisão dos átomos) ocorra e armazene a enorme quantidade de energia liberada.

3. Descubra as tecnologias possibilitadas pela E=mc. E=mc permitiu o desenvolvimento de muitas tecnologias novas e interessantes, algumas das quais se tornaram parte integrante de nossas vidas:

Varreduras PET usam radioatividade para olhar dentro do corpo.

A equação possibilitou o desenvolvimento de telecomunicações com satélites e rovers.

A datação C14 usa decaimento radioativo com base nesta equação para determinar a idade de objetos muito antigos.

A energia nuclear oferece à nossa sociedade fontes de energia mais limpas e eficientes.