בין סוגי האנרגיה שאנו מכירים בתחום הפיזיקה יש לנו את אנרגיה רלטיביסטית. מדובר באנרגיה הנולדת מסכום האנרגיה הקינטית של עצם שהאנרגיה שלו במנוחה. סוג זה של אנרגיה ידוע כאנרגיה פנימית. אנרגיה יחסית היא בעלת חשיבות רבה בפיזיקה.
לכן, במאמר זה אנו הולכים לספר לכם מה הם המאפיינים, החשיבות ועוד הרבה על אנרגיה רלטיביסטית.
מהי אנרגיה רלטיביסטית
האנרגיה הרלטיביסטית של חלקיק מוגדרת כסכום האנרגיות הקינטיות והמנוחה שלו. בפיזיקה, אנרגיה רלטיביסטית היא תכונה של כל מערכת פיזיקלית (מאסיבית או לא). ערכו עולה כאשר תהליך כלשהו מעביר אליו אנרגיה, הוא משתנה לאפס כאשר המערכת נעלמת או נהרסת. לפיכך, עבור מערכת ייחוס אינרציאלית נתונה, ערכה יהיה תלוי במצב המערכת הפיזיקלית, והוא יישאר קבוע רק אם המערכת האמורה מבודדת.
כאשר אלברט איינשטיין, שנחשב לגדול הפיזיקאי בכל הזמנים, הסיק לראשונה את הנוסחה המפורסמת שלו Energy=mc2, לא היה לו מושג באיזו מידה הוא ישתמש במשפטי היחסות המיוחדת והכללית שלו כדי לשרטט את מהלך ההיסטוריה.
בעת חישוב המהירות, יש לחלק את המרחק שנסע בזמן הנסיעה. בנוסחה הזו יש שני אלמנטים שצריך לשנות: מרחב וזמן, כי מהירות האור נשארת זהה.
זכרו שאנרגיה היא תכונה של עצמים המאפשרת להם לעשות עבודה. בתהליך זה, אנו יכולים להעביר אנרגיה לאובייקט, ולגרום לו לנוע. המסה גם קשורה קשר הדוק לתנועה. אבל זה קשור גם לאינרציה, מצב של התנגדות לתנועה, עצמים כבדים מאוד או תנועה שאיננו יכולים להאט או לעצור כשהם צוברים מהירויות אדירות.
המסה היא אם כן מדד לאינרציה שמציג עצם.. דברים בעלי מסה רבה קשה להאיץ ולבלום. האנרגיה והמסה במשוואה שוות ערך. כמה פיזיקאים רואים במסה סוג של אנרגיה ואינם מגזימים. אנחנו יכולים להמיר כמויות גדולות של מסה לאנרגיה ולהיפך. לדוגמה, ניתן להמיר את המסה של אטומים מסוימים לאנרגיה כדי להפעיל כור גרעיני, או להמיר אותם לשימושים מלחמתיים אחרים, ולשחרר כמויות אדירות של אנרגיה שהורסות את כל מה שמסביבם.
תכונות עיקריות
האנרגיה היחסית קשורה באופן מהותי למסה של עצם. על פי תורת היחסות, גם מסתו של עצם גדלה ככל שהוא מתקרב למהירות האור. לָכֵן, ככל שהאנרגיה הרלטיביסטית של עצם גבוהה יותר, כך מסתו גדולה יותר. הקשר הזה בין אנרגיה למסה הוא בסיסי להבנת הפיזיקה של החלקיקים התת-אטומיים והפקת אנרגיה בתוך כוכבים וכורים גרעיניים.
לאנרגיה רלטיביסטית יש גם את התכונה הייחודית שלא ניתן להרוס אותה או ליצור אותה, אלא ניתן להפוך אותה רק מצורה אחת לאחרת. זה ידוע כעקרון שימור האנרגיה. בכל תהליך פיזיקלי, האנרגיה הכוללת, אשר כולל גם אנרגיה רלטיביסטית וגם צורות אחרות של אנרגיה, נשאר קבוע. מאפיין זה חיוני כדי להבין כיצד פועלות תגובות גרעיניות ואת מאזן האנרגיה ביקום.
יתר על כן, סוג זה של אנרגיה ממלא תפקיד מכריע בתיאור תופעות כמו קרינה אלקטרומגנטית וגלי כבידה. תופעות אלו הן גלי אנרגיה המתפשטים במרחב-זמן, וניתן להסביר טוב יותר את התנהגותם ומאפייניהם באמצעות המושגים של אנרגיה רלטיביסטית.
כיצד פועלת אנרגיה רלטיביסטית
מסה ואנרגיה קשורות קשר הדוק, עם קשר שקילות שתואר על ידי הפיזיקאי הגרמני אלברט איינשטיין בתורת היחסות הפרטית שלו. במילים אחרות, כמות קטנה של מסה שווה לכמות גדולה של אנרגיה. האנרגיה היחסית היא אינסופית כאשר עצמים נעים במהירויות הקרובות למהירות האור.
לכן, הוא הופך להיות גדול לאין שיעור, ושום כוח לא יכול להאיץ אותו, ולכן מהירות האור היא גבול פיזי בלתי עביר. אם נזכור שמסה מוגדרת כקשר בין כוח לתאוצה, אנו מבינים שמסה היא מדד למהירות בה עצם גדל.
עם זאת, זה זה לא אמור בשום אופן לגרום לנו לחשוב שאם ניסע קרוב למהירות האור, נראה עלייה במסה. זה לא נכון לחשוב שכל מסת הגוף מומרת לאנרגיה או להיפך. כלומר, ניתן להמיר כמות גדולה של אנרגיה למסה.
אולי מסיבה זו, מחברים רבים היום מציינים שעדיף לא להשתמש בתארי תורת היחסות, אלא בתואר של אנרגיה כוללת ומסה קבועה, כדי להדגיש שהערך של m0 זהה בכל מערכת, וזה של E. (אנרגיה)) יהיה תלוי במערכת הנבחרת.
גם, עלינו לזכור שמהירות וכוח הם גדלים וקטוריים. אם נפעיל כוח על עצם שנע באותו כיוון תנועה במהירות הקרובה למהירות האור, המסה תהיה רלטיביסטית. עם זאת, אם נפעיל את הכוח הזה בניצב לתנועה, מה שנקרא גורם לורנץ יהיה 1, מכיוון שהמהירות בכיוון זה תהיה אפס. אז נתפוס איכות שונה מאוד.
ניתן להסיק שהמסה יכולה להשתנות, אך לא רק בהתאם למהירות, אלא גם לפי הכיוון שבו מופעל הכוח. לכן, נימוק זה שולל לחלוטין שמסה רלטיביסטית היא מושג פיזיקלי אמיתי.
איך הוא מאוחסן
כל אטום הוא כדור קטן מלא באנרגיה, והוא יכול אפילו להמיר אנרגיה בצורה של חלקיקי אור (הנקראים פוטונים) לחומר. לָכֵן, הוא יעיל ומשמש היטב, מספק פתרון טוב לצרכי האנרגיה האנושית.
בעזרת אחסון, ניתן לבצע המרת אנרגיה גרעינית לחשמל באמצעות תהליך מורכב של ביקוע והיתוך. מסיבה זו, איינשטיין נחשב לאבי הפיזיקה הגרעינית.
אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על רשימת האנרגיה ומאפייניה.