Dalam karya ilmiah revolusioner yang ditemui oleh Albert Einstein pada tahun 1905, E = mc2 diperkenalkan, di mana: E adalah tenaga, m adalah jisim, dan c adalah kelajuan cahaya dalam vakum. Sejak itu, E = mc2 telah menjadi salah satu persamaan yang paling dikenali di dunia. Sebenarnya, orang yang tidak mempunyai latar belakang fizik sekurang-kurangnya telah mendengar persamaan ini dan menyedari kesannya yang luar biasa terhadap dunia. Walau bagaimanapun, kebanyakan orang tidak tahu apa maksud persamaan itu. Secara sederhana, persamaan ini mewakili korelasi tenaga dengan jirim: pada hakikatnya, tenaga dan jirim adalah dua bentuk perkara yang sama. Persamaan sederhana ini telah mengubah cara kita berfikir tentang tenaga dan telah menimbulkan pelbagai kemajuan teknologi.
Langkah
Bahagian 1 dari 2: Memahami Persamaan
Langkah 1. Tentukan pemboleh ubah persamaan
Langkah pertama untuk memahami persamaan adalah mengetahui maksud setiap pemboleh ubah. Dalam kes ini, E adalah tenaga objek pegun, m adalah jisim objek, dan c adalah kelajuan cahaya dalam vakum.
Kelajuan cahaya (c) adalah pemalar yang sama dalam setiap persamaan dan kira-kira sama dengan 3.00x108 meter sesaat. Dalam konteks relativiti Einstein, c2 berfungsi lebih sebagai faktor penukaran unit daripada pemalar. Oleh itu, c kuadrat sebagai hasil analisis dimensi (tenaga diukur dalam joule, atau kg m2 s-2) supaya penambahan c2 untuk memastikan bahawa hubungan antara tenaga dan jisim secara konsisten dimensi.
Langkah 2. Fahami apa itu tenaga
Terdapat banyak bentuk tenaga, termasuk haba, elektrik, bahan kimia, nuklear, dan lain-lain. Tenaga dipindahkan antara pelbagai sistem (memberikan kuasa ke satu sistem sambil menarik tenaga dari sistem yang lain).
Tenaga tidak dapat dibuat atau dihancurkan, hanya berubah menjadi bentuk yang berbeza. Contohnya, arang batu mempunyai banyak tenaga berpotensi yang berubah menjadi tenaga haba apabila dibakar
Langkah 3. Tentukan pengertian jisim
Jisim secara amnya didefinisikan sebagai jumlah jirim dalam suatu objek.
- Terdapat juga definisi jisim yang lain. Terdapat istilah "tenaga rehat" dan "jisim relativistik". Tenaga rehat adalah jisim yang tetap dan tidak berubah, tidak kira kerangka rujukan yang anda gunakan. Selain itu. jisim relativistik bergantung pada halaju objek. Dalam persamaan E = mc2, m merujuk kepada tenaga selebihnya. Ini sangat penting, kerana ini bermaksud jisim anda tidak meningkat walaupun anda mengambil kelajuan, bertentangan dengan kepercayaan popular.
- Perlu difahami bahawa jisim dan berat badan adalah dua perkara yang berbeza. Berat adalah daya graviti yang dirasakan oleh objek, sementara jisim adalah jumlah jirim dalam objek. Jisim hanya berubah jika objek diubah secara fizikal, sementara berat berubah bergantung pada graviti sekeliling objek. Jisim diukur dalam kilogram (kg) sementara berat diukur dalam Newton (N).
- Seperti tenaga, jisim tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat berubah bentuk. Contohnya, ketulan ais mencair menjadi cecair, tetapi masih mempunyai jisim yang sama dalam kedua-dua jenis bentuk tersebut.
Langkah 4. Fahami bahawa jisim dan tenaga adalah setara
Persamaan ini menyatakan bahawa jisim dan tenaga adalah setara, dan memberitahu berapa banyak tenaga yang terkandung dalam jumlah jisim tertentu. Pada dasarnya, persamaan ini menjelaskan bahawa jisim kecil sebenarnya penuh dengan tenaga yang besar.
Bahagian 2 dari 2: Menerapkan Persamaan di Dunia Sebenar
Langkah 1. Fahami dari mana tenaga yang digunakan berasal
Sebilangan besar tenaga yang kita gunakan berasal dari pembakaran arang batu dan gas asli. Pembakaran bahan-bahan ini menggunakan elektron valensi (elektron tidak berpasangan di cangkang atom terluar) dan ikatan yang dibuat dengan unsur-unsur lain. Apabila haba ditambahkan, ikatan ini terputus dan tenaga yang dilepaskan digunakan sebagai sumber tenaga.
Memperoleh tenaga melalui kaedah ini sangat tidak cekap dan merosakkan alam sekitar
Langkah 2. Terapkan persamaan Einstein untuk menjadikan penukaran tenaga lebih cekap
E = mc2memberitahu kita bahawa terdapat lebih banyak tenaga yang tersimpan di inti atom daripada di elektron valens. Tenaga yang dikeluarkan dari pembelahan atom jauh lebih tinggi daripada ikatan elektron yang pecah.
Tenaga nuklear berdasarkan prinsip ini. Reaktor nuklear menyebabkan pembelahan atom dan menangkap sejumlah besar tenaga yang dibebaskan
Langkah 3. Cari teknologi yang dihasilkan oleh E = mc2.
E = mc2 telah memungkinkan penciptaan banyak teknologi baru dan menarik, di antaranya kami telah menjadi keperluan utama kami:
- Imbasan PET menggunakan radioaktif untuk melihat apa yang ada di dalam badan.
- Persamaan ini memungkinkan pengembangan telekomunikasi dengan satelit dan rover.
- Penetapan radiokarbon menggunakan penguraian radioaktif berdasarkan persamaan ini untuk menentukan usia objek purba.
- Tenaga nuklear menyediakan sumber tenaga yang lebih bersih dan cekap untuk masyarakat kita.
