Como funciona a famosa equação de Einstein, E=mc²?

Todo mundo já viu essa equação de Einstein em algum lugar, seja na camisa de um nerd ou na internet, mas você sabe o que ela quer dizer de verdade?




E=mc²

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Essa simples equação, que se tornou a mais famosa de toda a história, tem importantes implicações para nosso mundo. Ela foi a responsável pela criação da bomba atômica e mudou a maneira como entendemos o Universo, abrindo um leque de opções que não tínhamos antes dela ser publicada em 1905, no trabalho chamado “Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?”, algo como “A inércia de um corpo depende da sua quantidade de energia?”.

Basicamente, a equação diz que: Energia é igual à massa vezes o quadrado da velocidade da luz. A primeira vista isso pôde não parecer algo significativo, mas é de extrema importância para a compreensão do mundo real.

O ponto mais importante dessa conta é a revelação de um dos segredos do Universo: Massa e energia são a mesma coisa. Ou seja, se você pegar um objeto, como uma pedra e colocar bastante energia nele, como o calor, ela vai começar a ganhar massa!

Se pegarmos uma barra de ouro de 1 kg e aquecermos ela em 100 graus, a massa vai aumentar, ganhando 0,00000000000014 kg. Isso é quase imperceptível, mas ocorre de verdade. Outro ponto importante de tudo isso é que a energia de todo o sistema continua sempre sendo a mesma, apenas mudando de forma. Isso confirma a Lei de conservação de energia, um dos princípios básicos da física.




A energia

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O fato da energia ser a massa de um objeto multiplicada pela velocidade da luz, que é um número gigantesco, mais precisamente 299792458 m/s, fez com que os cientistas notassem algo: Um simples átomo pode gerar uma quantidade de energia enorme.

Para entendermos melhor a grandeza de energia contida na matéria, vamos pegar uma das fontes energéticas mais utilizadas no mundo: A gasolina. Ela é capaz de gerar 33 milhões de joules (medida de energia) para cada litro utilizado. Essa energia vem da queima do combustível, que gera calor e gases, fazendo o motor se mover. Infelizmente apenas uma pequena parte de todo aquele líquido vira energia que pode ser utilizada.

Mas o que aconteceria se fôssemos capazes de “esmagar” os átomos de gasolina e retirar totalmente sua energia como na equação de Einstein? Cada litro de combustível nos daria 70000000000000000 joules! Isso dá dois bilhões de vezes mais energia, ou seja, se o seu carro faz dez quilômetros por litro, ele faria 20 bilhões de quilômetros com um único abastecimento de um litro.

Você já deve estar pensando: Por que não estamos fazendo isso ainda? Eis que surge o problema. Transformar 100% de um átomo em energia é algo complicado e praticamente impossível (para as tecnologias atuais). Somente alguns tipos bem específicos de matéria conseguem gerar a reação necessária para a transformação parcial de sua massa em energia: Elementos radioativos e elementos leves.




A bomba

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Na busca pela liberação de toda a energia que a matéria possui, os cientistas começaram a buscar uma maneira “esmagar” os átomos para que eles pudessem mostrar seu real poder.

E como todo mundo bem sabe, uma grande liberação de energia concentrada em um ponto gera algo que chamamos de bomba. Foi por isso que, no meio dos estudos para a utilização da equação de Einstein na vida real, a bomba atômica surgiu.

A bomba atômica de fissão nuclear simplesmente esmaga os átomos de materiais radioativos, que são pouco estáveis, transformando-os em outros materiais. Essa transformação faz com que um átomo mais pesado (com mais massa) vire um átomo mais leve (com menos massa). Essa diferença de massa faz com que uma grande energia seja liberada, afinal a massa vezes o quadrado da luz dá o total de energia.

Para exemplificar melhor, podemos pegar o caso da bomba detonada em Hiroshima. Ela liberou 13 quilotons durante sua explosão. Cada quiloton tem 4,184×10^12 joules de energia. Quando colocamos esses números na equação de Einstein, podemos descobrir quanta massa foi transformada em energia: 13 x 4,184×10^12 = m x 299792458^2. Fazendo a conta ficamos sabendo que apenas 605 gramas de matéria foram necessárias para destruir toda uma cidade usando os conhecimentos criados pela Equação de Einstein. Claro que a bomba tinha muito mais do que algumas gramas de urânio, porém mesmo a melhor bomba do mundo é incapaz de transformar toda a massa dos átomos em energia, mesmo assim, o estrago é bem grande.

Essa é a famosa E=mc² que todo mundo vê por aí. Muito mais poderosa do que você poderia imaginar.

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