E=mc2 là một trong những công thức nổi tiếng của thiên tài Einstein. Để hiểu rõ hơn về E=mc2 là gì? Công thức này và cách tính toán như thế nào?
Dưới đây, nhóm INVERT sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về E=mc2 và cách sử dụng công thức này hiệu quả thông qua bài viết sau đây.
Bạn đang xem: E=mc2 là công thức gì? Nguồn gốc & ứng dụng trong cuộc sống
I. E=mc2 là gì?
E=mc2 là công thức vật lý biểu diễn mối quan hệ giữa năng lượng và vật chất. Trong đó, khối lượng và năng lượng tỉ lệ thuận với nhau theo hằng số c, cho thấy năng lượng có thể chuyển đổi thành khối lượng và ngược lại.
Phương trình E = mc2 cho thấy rằng năng lượng luôn được biểu diễn bằng khối lượng, bất kể năng lượng đó có dạng nào.
Cụ thể:
- E: Năng lượng.
- M: Khối lượng.
- c: Vận tốc ánh sáng trong chân không.
Công thức đơn giản E = mc2 đã thay đổi cách nhìn nhận về năng lượng và đã dẫn đến các bước tiến quan trọng trong phát triển công nghệ hiện đại ngày nay.
Ngoài ra, theo công thức này, mọi vật chất trong vũ trụ đều có một lượng năng lượng gọi là năng lượng tĩnh (E), được tính theo công thức “E=mc2”. Điều này có nghĩa là mọi thứ xung quanh chúng ta đều là tương đối.
II. Nguồn gốc của công thức E=mc2
Theo một bài báo được xuất bản vào năm 1095, công thức đã được cha đẻ Einstein viết dưới dạng m=E/c2 thay vì công thức chính xác hiện tại E = mc2 (đọc là e bằng m nhân c bình phương).
Từ đó, E=mc2 đã trở thành công thức Vật lý nổi tiếng nhất và đã tạo nền tảng cho sự phát triển khoa học công nghệ trong tương lai.
Công thức này đã được tạo ra bởi nhà thiên tài Einstein. Ông đã bắt đầu nghiên cứu về mối quan hệ giữa ánh sáng, không gian và thời gian từ những năm đầu của thế kỷ XX.
Trong quá trình nghiên cứu, ông đã phát hiện ra thuyết tương đối hẹp và sau đó là thuyết tương đối rộng, để mô tả về vũ trụ và nguyên tố cơ bản.
Ngoài ra, ông cũng nghiên cứu tính đàn hồi của không gian và thời gian từ khía cạnh toán học. Kết hợp cả hai nghiên cứu, ông đã đưa ra công thức m=E/c2 rồi sau đó chuyển thành E=mc2.
III. Cách hiểu công thức E=mc2
Bước 1: Xác định các biến trong công thức
Bước đầu tiên là hiểu rõ ý nghĩa của từng biến trong công thức này. Trong công thức này, E đại diện cho năng lượng của vật trong trạng thái tĩnh, m là khối lượng của vật và c là vận tốc ánh sáng trong không gian.
Xem thêm : U tuyến giáp là gì? Dấu hiệu, nguyên nhân, biến chứng và chẩn đoán
Trong công thức này, vận tốc ánh sáng c là một hằng số không đổi, có giá trị xấp xỉ (3,00×10) mũ 8 m/s. Trong thuyết tương đối của Einstein, c² đóng vai trò như một yếu tố biến đổi các đơn vị thay vì là một hằng số.
Vì năng lượng được đo bằng đơn vị Joule (J) hoặc kg m² s-², việc sử dụng c² là kết quả của phân tích thứ nguyên, đảm bảo mối quan hệ giữa năng lượng và khối lượng là một số nguyên.
Bước 2: Hiểu về năng lượng
Năng lượng có thể tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau (năng lượng nhiệt, điện, hóa học, hạt nhân,…) và có thể trao đổi giữa hai hệ (cung cấp và tiêu thụ năng lượng). Năng lượng không thể tự tạo ra hoặc biến mất mà chỉ có thể chuyển đổi từ một dạng sang dạng khác.
Ví dụ, than có nhiều năng lượng và khi bị đốt cháy, nó sẽ chuyển thành nhiệt.
Bước 3: Xác định khối lượng
Khối lượng của một vật được xác định bởi lượng vật chất mà nó chứa. Ngoài ra, có một số định nghĩa khác về khối lượng như:
- Khối lượng không đổi: Khối lượng trong công thức E = mc2 là không đổi.
- Khối lượng tương đối: Khối lượng phụ thuộc vào vận tốc của vật.
Ngoài ra, khối lượng và trọng lượng là hai khái niệm khác nhau:
- Trọng lượng: Đây là trọng lực của vật, phụ thuộc vào trọng lực của môi trường và được đo bằng đơn vị Newton (N).
- Khối lượng: Đây là lượng vật chất của vật, chỉ thay đổi khi vật bị biến đổi về mặt vật lý và được đo bằng đơn vị kilogram (kg).
Tương tự như năng lượng, khối lượng không tự tạo ra hay biến mất mà chỉ chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác. Ví dụ, một khối băng cố định có thể chuyển thành dạng chất lỏng nhưng khối lượng của nó vẫn không thay đổi.
Bước 4: Nắm vững sự tương đương giữa khối lượng và năng lượng
E=mc2 thể hiện sự tương đương giữa khối lượng và năng lượng, và cho thấy trong một khối lượng vật cụ thể chứa bao nhiêu năng lượng. Điều này cũng cho thấy rằng một vật có khối lượng nhỏ cũng chứa một lượng năng lượng rất lớn.
IV. Ứng dụng của công thức E=mc2 trong thực tế
1. Giải thích nguồn gốc của các nguồn năng lượng được sử dụng
Hầu hết các nguồn năng lượng được sử dụng ngày nay được tạo ra trong quá trình đốt cháy than và khí tự nhiên. Khi đốt cháy các nguồn năng lượng này, các electron hóa trị bị đứt gãy và giải phóng năng lượng. Điều này cho phép con người tận dụng nguồn năng lượng này cho cuộc sống.
Tuy nhiên, cách lấy năng lượng này không hiệu quả và có ảnh hưởng khó đo lường đến môi trường.
2. Tăng cường hiệu quả quá trình chuyển đổi năng lượng
Xem thêm : Thao túng trong kinh tế là gì? Thao túng giá chứng khoán và thao túng tiền tệ
Công thức E=mc2 chỉ ra rằng hạt nhân của nguyên tử chứa năng lượng lớn hơn các electron hóa trị của nguyên tử đó. Khi phá vỡ một nguyên tử lớn hơn rất nhiều so với năng lượng giải phóng trong quá trình đứt gãy liên kết electron, năng lượng sẽ được giải phóng.
Nguyên tắc này cũng được áp dụng để tạo ra năng lượng hạt nhân. Quá trình phân hạch (tách các nguyên tử ra) được tạo ra trong nhà máy điện hạt nhân và con người có thể thu nhận năng lượng được giải phóng từ quá trình phân hạch đó.
3. Sự áp dụng của công thức E=mc2 trong các phát minh công nghệ
Công thức E=mc2 đã giúp tạo ra nhiều công nghệ mới thú vị và cần thiết trong cuộc sống, bao gồm:
- Lĩnh vực chụp cắt lớp positron (PET) sử dụng phóng xạ, để có thể quan sát bên trong cơ thể.
- Phát triển công nghệ truyền thông từ vệ tinh, xe thám hiểm tự động.
- Sử dụng phương pháp đồng vị phóng xạ Carbon 14 để xác định tuổi cổ vật dựa trên quá trình phân rã phóng xạ theo công thức E=mc2.
- Tạo ra nguồn năng lượng sạch (năng lượng hạt nhân), sử dụng hiệu quả hơn so với các nguồn năng lượng truyền thống.
- Giải thích hiện tượng tâm linh: Các nhà khoa học đã chứng minh rằng khi con người chết, họ mất khoảng 31g khối lượng. Khối lượng này chuyển đổi thành năng lượng E=mc2 và được gọi là linh hồn. Vì một lý do nào đó, các photon này di chuyển cục bộ nên linh hồn không đi xa như ánh sáng mà vẫn tồn tại trong không gian xung quanh chúng ta và tác động lên chúng ta qua các giác quan, tạo ra hiện tượng thấy “ma”.
VI. Stt thả thính trong môn vật lý
Stt thả thính môn Vật lý
Stt thả thính môn Tiếng Anh
Stt thả thính môn Hóa học
Stt thả thính môn Sinh học
Đó là những giải thích về câu hỏi “E=mc2 là gì? Công thức và ứng dụng của nó như thế nào?” mà nhóm INVERT đã tổng hợp. Hy vọng rằng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ về E=mc2, công thức và cách ứng dụng nó. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc, bạn có thể để lại bình luận dưới đây và chúng tôi sẽ giải đáp cho bạn. Chúc bạn thành công.
