KESETARAAN MASSA dan ENERGI
Definisi KESETARAAN MASSA dan
ENERGI, Pengertian KESETARAAN MASSA dan
ENERGI, asal mula KESETARAAN MASSA dan
ENERGI
Dalam fisika , massa-energi kesetaraan adalah konsep bahwa massa suatu benda adalah ukuran dari
perusahaan energi konten. Dalam konsep ini energi internal
total E dari sebuah tubuh pada
istirahat adalah sama dengan produk dari perusahaan massa diam m dan cocok
faktor
konversi untuk
mengubah dari unit massa untuk unit energi . Jika
tubuh tidak relatif stasioner untuk pengamat maka account harus dibuat untuk relativistik efek di mana m
diberikan oleh massa relativistik dan E energi relativistik tubuh. Albert
Einstein diusulkan
kesetaraan massa-energi pada tahun 1905 dalam salah satu Annus
Mirabilis makalah
berjudul "Apakah inersia tubuh tergantung pada konten-energi?" The kesetaraan digambarkan oleh
persamaan terkenal
di mana E adalah energi, m
adalah massa, dan c adalah kecepatan
cahaya dalam
ruang hampa.
Rumusnya adalah dimensi konsisten dan tidak tergantung pada setiap spesifik sistem satuan pengukuran . Misalnya, dalam banyak sistem unit
alami ,
kecepatan (skalar) cahaya diatur sama dengan 1 ('jarak jauh' / 'waktu'), dan
formula menjadi identitas E = m '(' jarak '2 /' waktu '2)';
istilah. "kesetaraan massa-energi" maka
Persamaan
E = mc 2 menunjukkan energi yang selalu massa pameran
dalam bentuk apapun energi yang diperlukan. Massa-energi kesetaraan juga
berarti bahwa konservasi massa menjadi penyajian kembali, atau persyaratan,
dari hukum kekekalan energi, yang merupakan hukum
pertama termodinamika
. Kesetaraan massa-energi tidak berarti massa yang dapat
"diubah" menjadi energi, dan memang menyiratkan sebaliknya.
Teori modern menyatakan bahwa baik massa maupun energi dapat dihancurkan,
tetapi hanya pindah dari satu lokasi ke lokasi lain. Massa dan energi
keduanya dilestarikan secara terpisah dalam relativitas khusus, dan tidak dapat
dibuat atau dihancurkan.
Dalam fisika, massa harus dibedakan dari materi , sebuah ide yang lebih kurang
jelas dalam ilmu fisika. Matter, ketika dilihat sebagai
jenis tertentu partikel, dapat
diciptakan dan dihancurkan (seperti dalam partikel pemusnahan atau penciptaan), tetapi prekursor
dan produk reaksi tersebut, simpan baik massa asli dan energi, yang
masing-masing tetap tidak berubah (kekal) seluruh proses. m E 2
= berdiri mc untuk kuantitas
"materi" (bukan massa) dapat mengakibatkan hasil yang salah,
tergantung pada berbagai definisi beberapa "materi" dipilih. E = mc 2 kadang-kadang
digunakan sebagai penjelasan atas asal usul energi dalam proses nuklir, tetapi
kesetaraan massa-energi tidak menjelaskan asal-usul energi tersebut. Sebaliknya, hubungan ini hanya
menunjukkan bahwa sejumlah besar energi yang dilepaskan dalam reaksi tersebut
dapat menunjukkan massa yang cukup bahwa massa-rugi dapat diukur, ketika energi
yang dilepaskan (dan massa) telah dihapus dari sistem. Membiarkan
Einstein
bukan orang pertama yang mengusulkan hubungan massa-energi (lihat Sejarah bagian). Namun, Einstein
adalah ilmuwan pertama yang mengusulkan E
= mc 2 formula dan
yang pertama untuk menafsirkan massa-energi kesetaraan sebagai prinsip mendasar
bahwa berikut dari simetri relativistik dari ruang dan waktu
Konsep kesetaraan massa-energi
menghubungkan konsep kekekalan
massa dan kekekalan
energi , yang terus memegang secara terpisah.
memungkinkan
partikel yang memiliki massa diam untuk dikonversi menjadi bentuk lain
dari massa yang memerlukan gerak, seperti energi
kinetik , panas, atau cahaya. However, the
mass remains. Namun, massa tetap.
Massa relativistik didefinisikan sebagai rasio
momentum dari suatu obyek untuk kecepatannya. massa relativistik tergantung pada gerak objek.
Jika objek bergerak perlahan, massa relativistik hampir sama dengan massa diam dan keduanya hampir sama dengan
massa Newtonian biasa.
Jika objek bergerak cepat, massa
relativistik lebih besar dari massa lain dengan jumlah yang sama dengan massa
yang terkait dengan energi
kinetik objek.
Sebagai objek mendekati kecepatan cahaya, massa relativistik tumbuh
jauh, karena energi
kinetik tumbuh jauh dan energi ini dikaitkan dengan massa.
Relativistik adalah massa selalu sama dengan
total (energi sisa energi ditambah kinetik) energi dibagi dengan c 2. Karena massa
relativistik adalah persis sebanding dengan energi, massa
relativistik
dan energi relativistik hampir sinonim, satu-satunya perbedaan antara mereka
adalah unit .
Jika panjang dan waktu yang diukur dalam unit
alami , kecepatan cahaya adalah sama dengan 1, dan bahkan perbedaan ini
hilang. Then mass and energy have the same units
and are always equal, so it is redundant to speak about relativistic mass,
because it is just another name for the energy. Kemudian massa dan
energi yang memiliki satuan yang sama dan selalu sama, sehingga berlebihan
untuk berbicara tentang massa relativistik, karena itu hanya nama lain untuk
energi. This is why physicists usually reserve the
useful short word "mass" to mean rest-mass. Inilah sebabnya
mengapa ahli fisika biasanya cadangan kata "massa" berguna pendek
berarti istirahat-massa.
Untuk hal-hal yang terdiri dari
banyak bagian, seperti inti
atom , planet
, atau bintang
, massa relativistik adalah jumlah massa relativitas (atau energi) dari bagian,
karena energi yang aditif dalam sistem tertutup.
Ini tidak benar dalam sistem yang terbuka, namun jika energi dikurangi. Sebagai contoh, jika sistem terikat oleh pasukan menarik dan
pekerjaan yang mereka lakukan dalam daya tarik akan dihapus dari sistem, massa
akan hilang.
pekerjaan seperti ini merupakan bentuk energi yang sendiri memiliki massa,
sehingga massa akan dihapus dari sistem, seperti yang terikat. Sebagai
contoh, massa dari inti atom kurang dari massa total proton dan neutron yang
membuat itu, tapi ini hanya benar setelah energi (kerja) dari mengikat telah
dihapus dalam bentuk sinar gamma (yang dalam sistem ini, membawa pergi massa
mengikat).
Penurunan massa juga setara dengan energi yang dibutuhkan untuk memecah inti
menjadi proton individu dan neutron (dalam pekerjaan, kasus dan massa akan
perlu diberikan).
Demikian pula, massa dari tata surya sedikit kurang dari massa matahari dan
planet-planet secara individual.
Massa relativistik dari
objek bergerak lebih besar daripada massa relativistik dari sebuah objek yang
tidak bergerak, karena benda yang bergerak memiliki energi kinetik tambahan . Massa
sisa obyek didefinisikan sebagai massa suatu objek ketika sedang
beristirahat, sehingga massa diam selalu sama, tergantung pada gerak pengamat:
itu adalah sama pada semua frame inertial .
Untuk sistem partikel pergi ke arah yang
berbeda, massa
invarian dari sistem ini adalah analog massa istirahat, dan adalah sama
untuk semua pengamat. Hal ini didefinisikan sebagai energi
total (dibagi c 2)
di tengah frame massa (dimana oleh definisi, total
momentum sistem adalah nol). A simple example of
an object with moving parts but zero total momentum, is a container of gas.
Sebuah contoh sederhana dari suatu obyek dengan bagian yang bergerak tapi nol
momentum total, adalah suatu wadah gas.
Dalam hal ini, massa wadah diberikan oleh energi total
(termasuk energi kinetik dari molekul gas), karena energi total sistem dan
massa invarian adalah sama dalam kerangka acuan mana momentum adalah nol, dan
referensi ini frame juga frame-satunya di mana obyek dapat ditimbang.
Seperti disebutkan di atas, dua definisi yang berbeda massa telah digunakan dalam relativitas khusus, dan juga dua definisi energi yang berbeda.
Persamaan sederhana E = mc ² umumnya tidak berlaku untuk semua jenis massa dan energi, kecuali dalam kasus khusus bahwa momentum adalah nol untuk sistem yang dipertimbangkan.
Dalam kasus seperti itu, yang selalu dijamin ketika mengamati sistem dari pusat bingkai massa, E = mc ² itu benar untuk setiap jenis massa dan energi yang dipilih.
Jadi, misalnya, di pusat massa frame energi total dari suatu obyek atau sistem sama dengan waktu istirahat massanya c ², sebuah kesetaraan berguna. Hal ini tidak benar dalam bingkai referensi lain di mana sistem atau total energi's objek akan tergantung pada kedua massa) nya sisanya (atau invariant, dan juga momentum total.
Dalam frame rujukan inersia selain
istirahat atau frame tengah frame massa, persamaan E = mc ² tetap
benar jika energi adalah energi relativistik dan massa massa relativistik. It is
also correct if the energy is the rest or invariant energy (also the minimum
energy), and the mass is the
rest or invariant mass. Hal ini juga benar jika energi adalah sisa atau
energi invarian (juga energi minimum), dan
massa adalah sisa atau massa invarian.
Namun, sambungan atau relativitas energi total (E r)
dengan atau invarian massa diam (m 0)
membutuhkan pertimbangan dari jumlah momentum sistem, dalam sistem dan frame
referensi di mana momentum memiliki nilai bukan nol. Rumus kemudian diminta untuk menghubungkan berbagai jenis massa dan energi, adalah versi diperpanjang's persamaan Einstein, yang disebut hubungan energi-momentum relativistik :
Atau
Di sini (pc) 2 istilah merupakan kuadrat dari norma Euclidean (panjang vektor total) dari
vektor berbagai momentum dalam sistem, yang mengurangi dengan kuadrat besar
momentum sederhana, jika hanya satu partikel dianggap. Untuk
foton dimana m 0 = 0,
persamaan tereduksi menjadi r E = pc.
Makna dari
kesetaraan massa-energi rumus yang ketat, E = mc ²
0 comments:
Posting Komentar