Onder deze verzamelnaam schrijft Gerard Kienhuis een aantal blogs over de ruimtevaart voor Hallo Losser. Gerard is in Losser maatschappelijk actief op diverse fronten. Naast muziek en fotografie is de ruimtevaart zijn grote hobby. Hij vertelt en schrijft er met passie over. Bijdrage 23 is het vierde en laatste deel over de relativiteitstheorieën van Einstein. Veel leesplezier.
We zien hier de beroemde formule van Einstein. Deze wordt op allerlei manieren getoond. Hele kunstwerken zijn er aan besteed.
De Relativiteitstheorieën van Einstein (4)
Het was in 1905 na het verschijnen van het artikel over de Speciale Relativiteitstheorie (SRT) dat Einstein hierop volgend een artikel publiceerde dat de relatie tussen energie en massa beschreef, weergegeven door de formule E = mc2, met m als de massa en c de lichtsnelheid. De term c2 betekent hier de lichtsnelheid in het kwadraat. In bovenstaande figuur zie we de juiste weergave hiervan. De website laat helaas deze schrijfwijze niet toe.
Het is ongetwijfeld de meest bekende formule, een formule die een eigen leven is gaan leiden. Echter weinigen kennen de ware betekenis van deze formule. Begrijpelijk, immers het is allesbehalve daagse kost. Frappant genoeg was vijf jaar eerder deze relatie al door de Fransman Henri Poincaré gegeven. Poincaré had daarbij echter geladen deeltjes die in een magnetisch veld bewegen als uitgangspunt genomen. Omdat de relatie een direct gevolg is van de SRT wordt zij altijd gelinkt aan Einstein. Zij is in wezen aan beiden toe te schrijven.
In Bijdrage 20 heb ik reeds grootheden als massa ene al toegelicht. Gemakshalve zal ik dat hier in het kort herhalen.
Helaas worden gewicht en massa met elkaar verward. De weegschaal geeft de massa weer. Bij mij is dat 75 kg. In de volksmond spreken we echter dan van een lichaamsgewicht van 75 kg. Dus fout. Gewicht wordt uitgedrukt in Newton. In dit voorbeeld zou mijn lichaamsgewicht dan afgerond 750 Newton zijn.
Wat de formule E = mc2 zegt is dat massa en energie equivalent aan elkaar zijn. Massa kan omgezet worden in energie én energie kan op haar beurt omgezet worden in massa. De onderlinge verhouding wordt gegeven door c2, die we dan als een soort conversiefactor kunnen beschouwen. Conversiefactoren worden dagelijks gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan het omrekenen van kubieke meters gas naar kWh elektriciteit.
Hierbij geldt dan dat 1 m3 gas = 9,7 kWh elektriciteit. Het getal 9,7 is dan de conversiefactor.
Zoals we weten uit vorige Bijdrages is de lichtsnelheid 300.000 km/sec, oftewel 300.000.000 m/sec. Terug naar de formule van Einstein vinden we dan voor 1 kg massa:
E = 1 kg x 300.000.000 x 300.000.000 = 90.000.000.000. 000.000 Joule = 90 Petajoule.
Neem ik mijn lichaamsgewicht met een massa van 75 kg dan is zij gelijk aan het ½ jaarlijks energieverbruik van Nederland!!!!
In de klassieke mechanica zijn energie en massa twee op zichzelf staande grootheden. In de Moderne Mechanica wordt massa ook wel “gestolde” energie genoemd. Dit inzicht veranderde de wereld. Alles binnen het heelal moet nu beschouwd worden tegen de achtergrond van het “behoud van de som van massa én energie”.
Twee mooie voorbeelden waarbij de massa-energierelatie een bepalende rol speelt.
Uit de formule E = mc2 valt eenvoudig af te leiden dat als iets beweegt met de lichtsnelheid, haar massa nul moet zijn. Dat kan dan alleen een foton zijn. Straling kan opgebouwd gedacht worden uit zgn. ‘energiepakketjes”, kwanta genoemd. In het geval van licht worden zij fotonen genoemd. Het zijn elementaire deeltjes die geen
massa, maar wel energie bezitten. Het zijn de kleinst mogelijke hoeveelheden energie. Voor de liefhebber geldt voor een foton: E = hf , waarin f de frequentie van het licht is en h de constante van Planck.
Hiermee is dit onderwerp over de Relativiteitstheorie teneinde. Een theorie die in het begin, honderd jaar geleden, te absurd gevonden werd. Reden waarom Einstein nooit een Nobelprijs hiervoor gekregen heeft. Men durfde het gewoon niet aan. Inmiddels is op vele fronten de juistheid ervan bewezen.
Tevens een mooie gelegenheid om iedereen Fijne Feestdagen en een Voorspoedig Nieuwjaar te wensen.
