Legge della relatività ristretta: E=mc²

Introduzione

• Equazione scoperta da Albert Einstein che afferma che massa ed energia sono equivalenti.
• Significato profondo con molte conseguenze in fisica e nella vita quotidiana.

Massa (m)

• Misura della quantità di materia di un oggetto.
• Non confondere con il peso: il peso è la forza con cui una massa è attratta dal pianeta.
• La massa è costante, mentre il peso varia a seconda del campo gravitazionale.
• Newton: la massa indica quanto è difficile accelerare un oggetto (inerzia).

Energia (E)

• Quantità che può essere trasferita e utilizzata per fare un lavoro.
• Diverse forme di energia (es. calore, energia cinetica, energia potenziale).
• Energia potenziale può trasformarsi in energia cinetica (es. libro che cade da un tavolo).
• Principio di conservazione dell'energia: l'energia può trasformarsi ma non essere creata o distrutta.

Velocità della Luce (c)

• Simbolo che rappresenta la velocità della luce: valore di 300,000 km/s.

Relazione tra Massa ed Energia

• Einstein scopre che un oggetto con massa possiede energia: E=mc².
• Massa ed energia sono equivalenti; possono essere convertite l'una nell'altra.
• L'energia associata a una piccola massa è gigantesca (es. 1 grammo di materia accende una lampadina per 30,000 anni).

Applicazioni e Interpretazioni

• Energia nucleare e bomba atomica (Einstein non direttamente coinvolto nella fisica nucleare).
• Con qualsiasi processo che libera energia, c'è una corrispondente perdita di massa (es. accensione di una lampadina).
• Processi di creazione e annichilazione di particelle/antiparticelle: massa -> energia e viceversa.

Energia di Massa in Movimento

• Energia totale di una massa in movimento è descritta dalla formula modificata E=mc²*γ (γ è il fattore di Lorentz).
• Velocità alla velocità della luce: energia infinita, limite insuperabile della velocità della luce.

Implicazioni

• Energia aumenta l'inerzia di un corpo: diventa più difficile accelerarlo.
• Massa totale di un sistema in movimento è maggiore della somma delle singole masse a riposo.
• Esempio del protone: massa associata all'energia cinetica dei quark.

Conclusioni

• Distinzione tra massa e energia è irrilevante dopo Einstein; sono due aspetti dello stesso fenomeno.