Енергія спокою – звучить майже медитативно, правда? Та це чиста фізика. Дуже проста й дуже потужна. Кожне тіло, навіть якщо воно просто лежить на столі й зовсім нічого не робить, уже має колосальну внутрішню енергію. Її приховує сама маса. Це поняття з’явилося завдяки теорії відносності Ейнштейна. Вона перевернула уявлення про світ: маса й енергія – це не дві різні речі, а два стани одного й того ж.
Як обчислити енергію спокою?
Енергія спокою (або енергія маси спокою) – це фундаментальна енергія, яку має тіло або частинка виключно через свою масу, навіть коли воно не рухається.
Для обчислення енергії спокою використовують таку формулу: E=mc², де E – енергія спокою, а m – маса спокою тіла, c – швидкість світла у вакуумі. Ця формула, виведена Альбертом Ейнштейном, встановлює еквівалентність маси та енергії: маса є формою енергії, і навпаки.
Формула енергії спокою тіла означає, що будь-яка маса приховує в собі величезну енергію, навіть якщо тіло нерухоме. Тобто, коли потрібно знайти енергію, Підставляємо масу в кілограмах і множимо на квадрат швидкості світла.
Як знайти енергію спокою: приклади та рішення
Формула для знаходження енергії спокою відома. Але як її знаходити? Розглянемо конкретні приклади. Якщо необхідно обчислити енергію спокою людини масою 60 кг, тоді необхідно підставити числове значення у формулу:
- m = 60 кг
- c ≈ 3 × 10⁸ (швидкість світла)
- E = 60 × 9 ×10¹⁶≈ 540 ×10¹⁶Дж
Це величезна кількість енергії – в буквальному сенсі мільярди МВт⋅год. Добре, що ця енергія “запечатана” всередині й не вивільняється просто так.
Наступний приклад: обчисліть енергію спокою відра масою 15 кг.
m = 15 кг
с = 300000000 м/с або (3 × 10⁸)²
E = 15 × 9 × 10¹⁶
E = 135 × 10¹⁶ Дж
Нічого собі, правда? Звичайне металеве відро містить у собі енергію, здатну врівноважити вибухи масштабу, які краще й не уявляти.
Яка енергія спокою 1 кг повітря? Для знаходження використовуємо формулу та підставляємо числові значення.
m = 1 кг
E = 1 × 9 × 10¹⁶
E = 9 × 10¹⁶ Дж
Повітря здається легким, майже невагомим, але його внутрішня енергія – така ж шалена, як і у будь-якої іншої матерії.
Щоб надалі легко розв’язувати подібні задачі, необхідно запам’ятати за якою формулою розраховують енергію спокою тіла. Потім берете масу тіла в кілограмах та множите на швидкість світла в квадраті. В результаті маєте енергію спокою в джоулях. Ніяких хитрощів та складності.
Енергія спокою – це внутрішня енергія, яку має будь-яке тіло просто завдяки своїй масі. Результати обчислень цієї величини завжди вражають, адже показують, наскільки енергія й маса тісно пов’язані між собою.
