تكافؤ الطاقة والمادة..

["عاشق الفيزياء"]

يستطيع العلماء مسارعة جسم مشحون , ومتحرك مثل الالكترون باستخدام قوة كهربائية او مغناطيسية ، ولكن عند اجراء هذه التجربة وجد العلماء انهم مهما قاموا بزيادة القوة المؤثرة على الالكترون ، فإن سرعته تقترب شيئاَ فشيئاَ من سرعة الضوء ، لكنها لا تسطتيع الوصول إليها . فما الذى يحصل ؟ وهل هناك علاقة بين الكتلة و الطاقة ؟ لنفترض ان قوة ثابتة تؤثر على جسم ساكن،ان قانون نيوتن الثانى (ق=ك ت) ، يخبرنا انا مقدار تسارع الجسم يساوى مقدار القوة الؤثرة مقسومة على كتلة الجسم . وبما ان التسارع هو مقدار التغير فى سرعة الجسم فى وحدة زمن . فإن سرعة الجسم يجب ان تستم فى الازدياد بنف المقدار الى ما لا نهاية . ولكن الفرضية الثانية فى النظرية الخاصة تضع حدا اعلى لسرعة الجسم عند سرعة الضوء. فماذا يحصل عند اقتراب سرعة الجسم من سرعة الضوء ؟ ان مقدار التغير فى سرعة الجسم فى وحدة زمن يبدأ فى التناقص شيئا فشيئا حتى يصل الى الصفر . وبما ان القوة المؤثرة ثابتة ، فإن هذا يعنى ان كتلة الجسم قد ازدادت حتى اصبحت تقترب من اللانهاية . لكن كانا نعرف ان اية قوة تؤثر على جسم وتؤدى الى ازاحته تبذل شغلا عليه ، اى تضيف طاقة عليه . ان هذه الطاقة تتحول اذن الى كتلة . وهناك علاقة بسيطة بين الكتلة والطاقة ، وهى علاقة اينشتاين الشهيرة :

ط = ك. * س^2

حيث ك:كتلة الجسم عندما يكون فى حالة السكون . وتقاس بوحدة كيلو جرام
س:سرعة الضوء .
وتسمى هذه العلاقة بطاقة لسكون ، اى انه لحساب الطاقة المتكافئة لكتلة ما يجب اعتماد كتلو السكون ك

وقد توصل اينشتين الى هذه العلاقة باستخدام مبدأ النسبية الخاصة و قوانين ماكسيول للكهرومغناطسية ، وقد جاء البرهان القاطع لهذه المعادلة فى تجارب عملية اثبتت التكافؤ بين الطاقة و الكتلة ، حيث تتحول الطاقة الى كتلة وبا لعكس . ويتم استغلال هذا التكافؤ يوميا لتوليد كميات هائلة من الطاقة فى المفاعلات النووية للاستخدام البشرى .
مثال:ما كمية الطاقة التى يمكن الحصول عليها عند تحويل 1 كغم من المادة الى طاقة؟

الحل ط= ك.*س^2
= 1*(3*10^8)^2 جول = 9*10^16جول
وهذا مقدار هائل جدا من الطاقة وحتى نتصور ذلك يمكن ان نقارنه مع معدل الطاقة الكهربائية
التى تستهلكها اسر فلسطينة شهريا كما يأتى :

- اذا كانت الاسرة الفلسطينية تستهلك حوالى 250 كيلو واط . ساعة شهريا وهذا يعادل 9*10^8 جول ، وبمقارنة الرقم مع المقدار الناتج فى المثال السابق يتبين ان الطاقة الناتجة من تحويل 1 كغم من المادة الى طاقة فستكفى الاسرة الفلسطينية لاكثر من 8 ملايين سنة .


مجسم لمعادلة اينشتاين الشهيرة فى برلين
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/49/Relativity3_Walk_of_Ideas_Berlin.JP G


http://www.lmunet.edu/academics/physics/matter-and-energy-Physics-e=mc2.jpg

[aboalimtec]

مشكور اخي على هدا المجهود الجبار

[انفاس فيزيائية]

يعطيك الغافية يا اخي ...........

لماذا لا ينطبق هذا الاستنتاج على الفحم او النفط, اي انا كل 1كغم من الفحم او النفط تكفي الاسر الفلسطينية مدة 8 ملايين سنة ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟
ارجو الرد

["عاشق الفيزياء"]

لماذا لا ينطبق هذا الاستنتاج على الفحم او النفط, اي انا كل 1كغم من الفحم او النفط تكفي الاسر الفلسطينية مدة 8 ملايين سنة ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟
شكرا اختى على مشاركت ، الصراحة المادة المقصود بها فى الشرح انا لا اعرفها:(62): ، حاولت ان اعرفها من الكتب و الانترنت

[Fatima Ashraf]

موضوع جميل جدا و مفيد حيث أنك ربطت بين القوانين الفيزيائية التي درسناها و بين معلومات أخرى لم أكن أعرفها......شكرا

[astronaute]

جزاك الله خيرا أخي الغالي .
تقبل مروري المتواضع .

["عاشق الفيزياء"]

شكرا لكم جميعا على المرور ,بالنسبة لى المادة المستخدمة هى عبارة عن اليورانيوم حيث من قطعة نحصل على طاقة هائلة , اما بالنسبة لفحم عملية احتراقه عملية كيميائية لهذا الطاقة الناتجة لا نشعر بها *

[einstein.ami]

مشكووووور على المعلومات الرائعة

[احمد السعدي]

الاخ عاشق الفيزياء المحترم
شكراً لجهدك المتميز ، توضيح بسيط وهو انه في حالة الفحم لاتنتج كميات كبيرة من الطاقة لان احتراق الفحم او باقي المحروقات عبارة عن تفاعل بين مادتين او اكثر (وهذه المراد لها كتلة معينة ) فتكون نتيجة التفاعل مواد اخرى جديدة (وهذه ايضا لها كتلة ) وناتج آخر هو الحرارة او الضوء او اي صورة من صور الطاقة اي انه لايوجد فرق بين كتل المواد المتفاعلة وبين كتل النواتج لانه حتى الغازات الناتجة لها كتلة (اي ان العملية هي عبارة عن فك ارتباط ومن ثم اعادة اتحاد بنسق جديد ويحدث كل ذلك خارج النواة اي عن طريق الالكترونات ) اما في حالة العمليات النووية فالذي يحصل هو عملية هدم للكتلة والتي تتركز في النواة فينتج عن ذلك هذه الطاقة الهائلة .
مع تحياتي واحترامي للجميع