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RELATIVITÉ Rel entre
MASSE et ÉNERGIE E = mc² Énergie et masse sont les attributs de la matière et elles sont inconcevables l'une
sans l'autre. Toute énergie a un support matériel et tout corps possède de
l'énergie. L'énergie est d'autant plus grande que la masse du corps est plus
importante, et vice versa. Formule énoncée par Einstein en
1905. À l'époque, il n'imaginait pas, ni ses contemporains, les applications
de cette formule comme le développement des centrales
nucléaires ou encore la mise au point de la bombe atomique. |
Voir Fantaisie avec les lettres (humour avec E = mc²)
Humour
Si
Pythagore avait connu Einstein on aurait
eu: E = mc² = E(a² + b²). |
Voir Pensées
& humour / Triplets
de Pythagore
Ce qu'il faut vraiment comprendre
1.
La masse est une forme d'énergie et
réciproquement. 2.
La masse est l'énergie minimale d'un
corps. Elle est constante, fixée une fois pour toute. 3.
Pour un corps immobile,
son énergie est égale à m.c²: masse multipliée par le carré de la vitesse
de la lumière. 4.
Pour un corps en mouvement,
l'énergie du corps augmente. Elle croit sans limite au fur et à mesure que
l'on s'approche de la vitesse de la lumière. 5.
Il faut comprendre que c'est l'énergie qui augmente avec la vitesse
et non la masse. 6.
Avec v, la vitesse du corps (de la particule), la formule donnant l'énergie devient:
7.
La vitesse de la
lumière au carré est un nombre incroyablement
élevé: (300 000 km/s)² => 9 . 1010. 8.
Si E = m٠c², toute masse est énergie; on a aussi E = h٠ν avec h la constante
de Planck et nu (ν) représente la fréquence
de la lumière. La lumière est donc aussi
de l'énergie. La matière et la lumière
sont des énergies et peuvent ainsi se transformer l'une en l'autre. |
Source:
Higgs, le boson manquant – Sean Carroll – pages 80 et 81
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Un kg de matière contient 0,5 mg de masse
d'électrons. L'énergie correspondante est de 50
milliards de Joules. Soit l’énergie d’une très grosse centrale nucléaire
durant un bon moment!
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Voir
Preuves
Conversion
de la masse en énergie selon les cas |
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10-9 |
= 1 milliardième |
Combustion du charbon ou du pétrole. |
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10-3 |
= 0,1 % |
Réacteurs à fission. |
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5 10-3 |
= 0,5 % |
Réacteurs à fusion, tant attendus. |
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10-2 |
= 1 % |
Bombe nucléaire. |
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1 |
= 100 % |
Matière et antimatière en contact. La loi de
conversion E = m.c² s'applique complètement. |
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1 kg d'antimatière donnerait l'énergie d'un jour pour
les États-Unis.
Les antiprotons seraient suffisants pour propulser une
fusée.
1 g
d'antimatière produirait autant d'énergie que la bombe d'Hiroshima.
1 mg vaudrait 2 tonnes de pétrole.
Pour les produire au rythme actuel (1010 /h)
du Fermilab (Chicago), il faudrait quelques millions d'années. |
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En mécanique classique la quantité de mouvement (ou impulsion) est égale
au produit de la masse par la vitesse:
C'est un vecteur. La quantité de mouvement d'un système isolé ne
varie pas au cours du temps: principe de conservation de la quantité de
mouvement.
En mécanique
relativiste, le principe de
conservation de la quantité de mouvement et
celui de la conservation de l'énergie vont ensemble. Ces deux
grandeurs sont liées. Elles forment les composantes d'un vecteur plus
complexe que précédemment, un vecteur à quatre dimensions: le quadrivecteur énergie-impulsion. L'impulsion
représente la composante spatiale et l'énergie la composante temporelle. Avec une particule au repos (quantité de mouvement
nulle), ce principe de conservation conduit à la célèbre formule E = m.c². |
Suite |
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Voir |
Batterie au plomb
et relativité
Énergie – Glossaire Passé – Futur : chronologie des sciences Publications
(Erdös et Einstein) Temps – Glossaire |
Livre |
Higgs,
le boson manquant – Sean Carrroll – Belin: pour la
science – 2013 E = mc²,
l'équation de tous les possibles – Christophe Galfard – Flammarion – 2017 |
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