Como Entender E=mc2

Em um dos revolucionários artigos científicos de Albert Einstein publicados em 1905, a fórmula E=mc² foi apresentada ao mundo, na qual E representa a energia, m representa a massa e c, representa a velocidade da luz no vácuo.^{[1]XFonte de pesquisa} Desde esse momento, E=mc² se tornou uma das mais famosas equações em todo o mundo. Até mesmo pessoas sem nenhuma formação em física já ouviram falar dela e estão cientes da extraordinária influência que exerce em nosso mundo. No entanto, a maioria delas não entende precisamente o significado dessa equação. Em termos simples, ela representa a correlação entre energia e matéria: essencialmente, ambas são permutáveis.^{[2]XFonte de pesquisa} Essa equação relativamente simples mudou a forma de pensarmos sobre energia e nos possibilitou inúmeros avanços tecnológicos.

Método 1

Método 1 de 2:

Entendendo a equação

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Determine as variáveis da equação. O primeiro passo para entender qualquer equação é saber o que é representado por cada variável. Nesse 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.
- Na verdade, a velocidade da luz, c, é uma constante que vale aproximadamente 3,00 × 10⁸ metros por segundo. No contexto da relatividade de Einstein, o c² funciona mais como uma unidade de conversão do que como uma constante. Assim sendo, é elevada ao quadrado como resultado de uma análise dimensional - a energia é medida em joules, ou kg m² s^-2. Nesse sentido, adicionar c² garante que o relacionamento entre energia e massa permaneça dimensionalmente consistente.
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Entenda o que é considerado energia. Há muitas formas de energia incluindo térmica, elétrica, química, nuclear e outras.^{[3]XFonte de pesquisa} Ela é transferida entre sistemas dando potência a um deles enquanto a toma do outro. A unidade básica de energia é o joule (J).
- A energia não pode ser nem criada e nem destruída, mas apenas transformada em uma forma diferente. Por exemplo, o carvão tem muita energia potencial que se transforma em térmica quando queimado.
- A energia de um objeto é igual a sua massa multiplicada pelo quadrado de sua velocidade. Nesse caso, a velocidade do objeto será igual àquela na qual a luz se move.
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Defina o significado de massa. A massa é geralmente definida como a quantia de matéria existente em um objeto.^{[4]XFonte de pesquisa}
- Há outras definições de massa. Existe a "massa invariante" e a "massa relativística". A massa invariante é aquela que permanece constante independente do seu ponto de referência. A massa relativística, por outro lado, depende da velocidade do objeto. Na equação E = mc², m se refere à massa invariante. Em outras palavras, a massa do seu objeto não cresce conforme a velocidade alcançada.
- É importante entender que massa e peso são variáveis diferentes. O peso representa a força gravitacional recebida por um objeto enquanto a massa, equivale à quantia de matéria nele existente. A massa apenas varia se o objeto for fisicamente alterado, mas o peso pode mudar dependendo da gravidade na qual ele se encontra. A massa é medida em quilogramas (kg) e o peso, em newtons (N).
- Assim como a energia, a massa não pode ser criada ou destruída, mas sua forma pode mudar. Por exemplo, um cubo de gelo pode se derreter em forma líquida, mas ainda terá a mesma massa em ambos os estados.
^{[5]XFonte de pesquisa} A equação afirma que massa e energia são o mesmo conceito e nos indica quanta energia está contida dentro de determinada quantia de massa. Essencialmente, ela explica que uma pequena porção de massa está cheia de uma grande quantidade de energia.
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Método 2

Método 2 de 2:

Aplicando a equação no mundo real

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Entenda de onde vem a energia útil. A maior porção da energia útil vem da queima de carvão e de gás natural. A queima dessas substâncias tira vantagem de seus elétrons de valência (aqueles sem par na camada mais externa do átomo) e das ligações que fazem com outros elementos. Quando se agrega calor, essas ligações se rompem e a energia liberada é usada para trazer energia ao nosso mundo.
- Obter energia dessa forma é pouco eficiente e bastante dispendioso para o meio ambiente.
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Aplique a equação de Einstein para tornar a conversão energética mais eficiente. A fórmula E=mc² nos indica que há muito mais energia armazenada dentro do núcleo de um átomo do que em seus elétrons de valência. A energia liberada pela fissão do átomo é muito maior do que aquela resultante do rompimento de ligações eletrônicas.
- A força nuclear é baseada nesse princípio. Os reatores nucleares causam a fissão (divisão dos átomos) e, a seguir, capturam a imensa quantidade de energia resultante.
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Descubra as tecnologias existentes graças à equação E=mc². Essa fórmula possibilitou a criação de muitas tecnologias novas e empolgantes, algumas das quais são indispensáveis à nossa vida moderna:^{[6]XFonte de pesquisa}
- A tomografia por emissão de pósitrons faz uso da radioatividade para visualizar o interior do corpo.
- Essa equação permitiu o desenvolvimento de telecomunicações com satélites e sondas.
- A datação por carbono se utiliza da desintegração radioativa com base na equação, para determinar a idade de objetos muito antigos.
- A energia nuclear possibilita a existência de fontes energéticas mais limpas e eficientes em nossa sociedade.
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