Vad är e lika med mc2 exakt?

Vad är e lika med mc2 exakt?

Introduktion.
En av de mest fantastiska sakerna
om Einsteins energi-massa ekvation
är dess enkelhet. Vi måste dock fortfarande till
se till att vi använder de korrekta enheterna
När lösa ekvationen,
och att vi förstår svaret.
Syftet med denna sida är att lösa
ekvationen som det är och ge en uppfattning om
den enorma mängden energi inlåst i även den
minsta mängd massa.
Komponenterna i ekvationen. Bryter vi ekvationen E = mc2
i dess komponenter och skriva om villkoren får helt vi:

  • E = energi (mätt i joule)
  • m = massan (mätt i kilo)
  • c = ljushastigheten (186,000 miles per sekund, eller 3 ´ 108 ms-1)

Nu kommer vi att undersöka vart och ett av villkoren i lite mer i detalj.
Energi.
Energi mäts i joule (J).
Hur mycket energi är en joule?
Inte så mycket egentligen.
Om du plocka upp en stor apple och höja den
ovanför ditt huvud har du
används runt en joule energi i processen.
Å andra sidan använder vi enorma
mängder energi varje gång vi slår på ett ljus.
En 100 Watts glödlampa använder 100 joule energi varje sekund,
dvs en watt är en joule per sekund.
Mass.
Massa är ett mått på en kroppens motståndskraft mot acceleration.
Ju större massa desto större motstånd till acceleration,
som alla som någonsin har provat att driva ett tungt föremål vet.
För våra syften här, kan vi också tänka på massa som den
mängden materia i ett objekt.
Massan är mätt i kilo (kg), 1 kg är
ungefär samma som 2.2 pounds.
Observera att vi inte har sagt
Vad massan består av.
Det kan faktiskt vara något. Det spelar ingen roll
om vi använder järn, plast, trä, sten eller sås.
Ekvationen säger oss att vad de
massan är det vändas
till energi
(om det är praktiskt att faktiskt
göra det är en annan fråga och kommer att tas upp i senare sidor i denna serie).
Ljusets hastighet.
Ljusets hastighet är nära 186,300 miles per sekund
(300 000 km per sekund). För att ekvationen
"arbete" vi behöver konvertera dessa nummer i
enheter som är bättre lämpade för våra ändamål.
I fysik mäts hastigheter i meter
per sekund. Detta är vanligtvis förkortat till ms-1.
Det är "meter gånger sekunder till den minus".
Oroa dig inte om du inte förstår denna notation.
Vi kunde lika skriva m/s men med hjälp av ms-1
gör matematiken lättare på lång sikt. På samma sätt
Vi kan antingen säga att ljusets hastighet är
300.000.000 meter per sekund, eller, som är
mer vanligt, uttrycka samma siffra i matematisk notation: 3 x 108 ms-1.
Lösa de grundläggande Equation.Now att vi har allt i ordning
Låt oss ha en gå på att lösa ekvationen.
Vi kommer att använda en massa av
1kg att hålla det enkelt och jag kommer att visa alla arbetet i ekvationen.
Så, med 1kg vikt (cirka 2,2 pounds) får vi:

Notera hur enheterna behandlades och som
kg m2 s-2 är samma som joule
(en rigorös bevis på detta är utanför räckvidden för dessa sidor).
Så från 1kg av materia ämne varje,
Vi kan få ut 9 x 1016 joule energi. Skriva ut fullt vi får:

Det är en massa energi! Till exempel
om vi konverterade 1 kg av massa i
energi och för allt för att driva en 100
watts lampa hur länge kunde vi hålla det lyser för?
Den första sak att göra är dividera resultatet av watts
(kom ihåg det 1 watten 1 joule per sekund):

Hur lång tid är det i år?
Ett år (365,25 dagar) är 31,557,600 sekunder,
så vi får:

Det är en mycket lång tid!
Självklart
konvertera massa till energi
är inte riktigt så enkel och apart
från med några små partiklar i
experimentella situationer har aldrig
genomförts med 100% effektivitet. Kanske är det lika bra.
Conclusion.We har sett att ekvationen är mycket lätt att lösa
som det är och att för även en liten mängd
samlas kan en stor mängd energi, åtminstone i teorin,
frisläppas. Andra sidor i denna serien visar hur de
energi kan släppas i praktiska sätt
samt med hjälp av ekvation i ett mer matematiska och fysiska sätt.
E = mc2

En enorm mängd energi från en liten mängd massa.