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

[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 ، 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 *