Você está aqui Mundo Educação Física Física Moderna Energia relativística: a equivalência entre massa e energia

Energia relativística: a equivalência entre massa e energia

A energia relativística foi descrita por Einstein em 1905. Ela fornece uma expressão para a equivalência entre massa e energia de um corpo.

Energia relativística: a equivalência entre massa e energia
A equação da massa relativística fornece a relação entre a energia e a massa de um corpo

A energia relativística foi descoberta por Einstein, em 1905. Essa teoria mostra que massa e energia são grandezas equivalentes, sendo que qualquer massa possui energia associada a ela e vice-versa. Matematicamente, essa relação é definida pela famosa equação de Einstein:

E = m.c2

Sendo:

E – energia de uma partícula;
m – massa da partícula;
c – velocidade da luz no vácuo.

A equação acima é a mais conhecida da Física e teve enormes consequências, dentre as quais podemos destacar a energia nuclear.

Embora essa energia esteja vinculada a uma velocidade (c), ela também fornece a energia de repouso E0 de um corpo em um referencial em virtude de sua massa de repouso m0.

E0 = m0.c2

Porém, se o corpo estiver em movimento, com uma velocidade v, devemos levar em consideração que ele passa a ter também uma energia cinética Ec e sua massa relativística sofre dilatação, aumentando uma quantidade Δm = m – m0.

A massa relativística é dada pela equação:

Sendo a energia cinética dada pela expressão:

EC = Δm . c2
EC = ( m – m0) . c2
EC = mc2 – m0c2

Substituindo m pela expressão da massa relativística, obtemos uma expressão para a energia cinética relativística desse corpo:

Essa expressão mostra que um corpo possui energia mesmo se estiver em repouso apenas por possuir massa, sendo que o fator c2 pode ser entendido como um fator de conversão entre as unidades das duas grandezas.

As consequências da energia relativística

A equação da energia relativística mostra que a máxima energia que um corpo pode possuir é obtida pela multiplicação da massa pela velocidade da luz ao quadrado. O que também significa que uma quantidade mínima de massa pode produzir quantidades imensas de energia. Por exemplo: Um corpo com massa m=1,0 Kg pode produzir 9,0 . 1016 J de energia.

Esse conceito de equivalência entre massa e energia foi utilizado no desenvolvimento da bomba atômica, pois possibilita o cálculo da energia que pode ser liberada em uma reação nuclear. Essa descoberta foi elementar para a criação das duas bombas atômicas que destruíram as cidades de Hiroshima e Nagasaki e que levou Einstein a ser conhecido como o pai da bomba atômica.

Assuntos Relacionados