E=mc2, Dengan momentum relativistik

E=mc2

Kami sekarang siap untuk menangani E=mc2. Dengan alat momentum relativistik, penambahan kecepatan relativistik, dan energi kinetik relativistik, kita akan dapat menyatakan bahwa massa dan energi entah bagaimana berhubungan.

Kita harus mulai dengan menganalisis tabrakan.

2 Partikel bermassa sama bertemu dengan kecepatan v dan saling menempel. Dalam sistem ini, tidak ada energi yang hilang dalam bentuk suara, panas, dll. Semua energi kinetik partikel yang masuk tetap berada dalam sistem. Kami akan mengatakan bahwa energi kinetik dari dua partikel akan berfungsi untuk meningkatkan massa total sistem.

Dan jika kita berpikir secara umum, kita mendapatkan persamaan berikut:
E = mc2

Jadi kita memiliki persamaan akhir kita. Persamaan terkenal yang kita ketahui adalah kasus khusus untuk benda diam di mana = 1.

E = mc2

Bagi orang-orang yang menggunakan konsep massa relativistik yang sudah ketinggalan zaman. E = mc2 ditulis di mana m adalah massa relativistik. Persamaan yang benar – E = mc2, menunjukkan bahwa ketika kecepatan suatu benda meningkat, meningkat dan karenanya energinya meningkat. Salah satu yang menggunakan massa relativistik, menunjukkan bahwa massa benda berubah dan ini menyebabkan peningkatan energi.
Perlu juga dicatat bahwa persamaan ini hanya berlaku untuk benda yang bergerak dengan kecepatan kurang dari kecepatan cahaya dan untuk benda bermassa.

Ada persamaan lain, yang diturunkan oleh Paul Dirac, yang juga berlaku untuk foton.
Ini adalah E2 = (pc)2 + (mc2)2.

Apa artinya ?

Banyak orang berpikir ini berarti bahwa massa dapat diubah menjadi energi dan massa adalah versi energi yang terkunci. Ini bukan kasusnya.

Apa itu massa?

Anda harus tahu bahwa massa suatu benda bukan hanya jumlah massa bagian-bagiannya. Bagaimana bagian-bagian ini bergerak juga mempengaruhi massanya. Suatu benda yang bagian-bagiannya memiliki banyak energi akan memiliki massa yang lebih besar daripada benda yang bagian-bagiannya memiliki energi yang kecil. Jam rusak yang tidak memiliki roda penggerak memiliki massa yang lebih kecil daripada jam yang berfungsi dan rodanya memiliki energi kinetik. Massa jam yang beroperasi adalah massa semua bagiannya + energi kinetik, potensial, dan panasnya, dibagi dengan kuadrat kecepatan cahaya. Angka ini kecil dan karena itu massa ekstra ini dapat diabaikan dalam hidup kita.

Ini tidak berarti bahwa massa benda yang bergerak lebih besar daripada massa benda yang diam.

Roda gigi individu yang bergerak tidak lebih berat daripada roda individu yang diam. Namun, jika kita mempertimbangkan sistem secara keseluruhan, kita dapat mengatakan bahwa jam roda gigi yang bergerak memiliki massa lebih banyak daripada jam roda gigi yang tetap. Kuncinya adalah kita mempertimbangkan sistem stasioner secara keseluruhan.

Contoh lain

Telepon yang terisi penuh memiliki lebih banyak energi potensial daripada telepon kosong dan oleh karena itu telepon yang terisi penuh lebih berat daripada telepon kosong. Telepon tidak pernah mengubah massa menjadi energi. Sebelum telepon digunakan, itu hanya mengandung lebih banyak energi potensial yang memanifestasikan dirinya dalam massa telepon. Massa ekstra diperoleh dengan membagi energi potensial dengan kuadrat kecepatan cahaya. Jumlah ini kecil, jadi kami tidak melihat bahwa ponsel kosong lebih ringan daripada yang diisi daya.

Ternyata timbangan menimbang energi partikel dalam benda, tetapi kita tidak pernah menyadarinya.

Mengapa atom memiliki massa yang aneh?

Inilah sebabnya mengapa atom-atom dalam tabel periodik memiliki berat kurang dari proton, neutron, dan elektron yang ditambahkan bersama-sama. Dalam hal ini, massa atom adalah massa bagian-bagiannya + energinya, ketika energinya negatif. Memang, energi potensial bisa negatif dan ketika elektron dekat dengan inti atom, energi potensial negatif lebih besar daripada energi kinetik elektron yang mengorbit.

Partikel dasar

Kita bisa melangkah lebih jauh dan melihat proton dan neutron. Dari mana massa mereka berasal? Mereka terdiri dari quark. Massa proton dan neutron diberikan oleh jumlah massa quark + energi potensial quark.

Bagaimana dengan elektron dan quark? Dalam model standar, mereka tidak dapat dipecah lebih lanjut. Namun, mereka dapat dianggap sebagai energi.
Ada medan haggis di mana quark dan elektron berinteraksi, memberi mereka energi potensial. Ada juga medan listrik yang dihasilkan oleh elektron, yang dengannya elektron berinteraksi, dan medan gluon yang dihasilkan oleh quark, yang berinteraksi dengan quark. Dalam perspektif ini, kamiKita tidak pernah harus menggunakan konversi massa ke energi. Massa hanyalah indikator berapa banyak energi yang dimiliki suatu benda. Itu yang kami ukur ketika kami menggunakan timbangan, kami hanya tidak menyadarinya. Di bawah ini adalah video bagus yang menjelaskan konsep massa dan energi.

Intinya adalah bahwa sepanjang waktu kita mengukur massa, kita sebenarnya telah mengukur energi benda. Massa hanyalah jumlah energi kinetik dan energi potensial yang menyusun suatu benda. Objek apa pun dapat dianggap sebagai jumlah bagian-bagiannya + beberapa energi. Bagian kemudian dapat dianggap sebagai jumlah dari bagian lain + energi. Ini bisa berlangsung selamanya sampai Anda mencapai Medan Gluon, Medan Listrik, dan Medan Haggis. Dengan cara ini, massa tidak pernah “diubah” menjadi energi.

Leave a Comment