E=mc²... demonstration - Page 2
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E=mc²... demonstration



  1. #31
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration


    ------

    salut, je relance ce post pour quelques instants car ma question en est très proche.

    Un corps chaud gazeux se refroidit par exemple par conduction thermique.

    Cela signifie t 'il que sa masse a diminué d'une quantité deltamc² ?

    Si oui comment l'expliquer microscopiquement en considérant des molécules sans interaction se déplaçant plus lentement une fois refroidie ?

    merci d'avance

    ah oui j'ai oublié : quelle serait dans ce cas la relation entre la quantité de chaleur perdue et deltamc² ?

    -----

  2. #32
    curieuxdenature

    Re : E=mc²... demonstration

    Bonjour

    Ici on a le même principe qu'une réaction chimique avant-après. (sans dispersion bien sur, il faut bien pouvoir "peser" le résultat)
    S'il y a dégagement d'énergie vers l'extérieur alors la masse manquante correspond à celle de l'énergie perdue.
    Quantitativement, Delta m = delta E/c^2
    De mémoire (on peux calculer le détail, il suffit de connaitre le nombre de Joules dégagés) on aurait un delta M / M d'environ 10^-10 dans une combustion carbonique, aucune balance n'est encore assez précise pour le confirmer.

    Au niveau microscopique cela passe par les rotations-vibrations qui font passer chaque molécule du gaz dans un état d'énergie supérieur, tout comme l'absorption d'un photon fait passer l'atome dans un état excité supérieur.

    Évidemment, cette masse n'est pas perdue pour tout le monde, il suffit qu'un autre système lié récupère cette énergie pour que sa masse augmente d'autant.
    Cela peut s'appliquer à une bulle de gaz stellaire qui rayonne vers n'importe quoi. Quand elle aura atteint le zéro absolu sa masse globale sera minimale.
    L'electronique, c'est fantastique.

  3. #33
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    en fait deltaQ = deltamc² !

    et la perte de masse, dans mon exemple, s"explique à l'échelle microscopique, par une énergie cinétique moindre des molécules ( accompagnée d'une diminution de l"énergie de rotation et de vibration)

    Mais alors le E dans la formule E=mc² ne représente pas seulement l'énergie de liaison du système mais n'importe quelle forme d'énergie. Comme par exemple ses énergies cinétiques de rotation , de translation et de liaisons

    Au bout du compte, quand je courre , ma masse augmente d'autant plus que ma vitesse est élevée (en considérant le système fermé) ou bien un plat chaud pèse plus lourd que quand il est froid !

  4. #34
    coussin

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par tempsreel1 Voir le message
    ou bien un plat chaud pèse plus lourd que quand il est froid !
    Oui. C'est « bien connu » (pour ceux qui s'intéressent à ce genre de trucs )
    http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in...ral_relativity

  5. #35
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    cette relation me fait tourner en bourrique

    un plat chaud pèse plus lourd que quand il est froid !
    ceci est vrai mais je croyais que la masse d'un système était un invariant !

    ou alors les masses des plats chaud et froid sont les même et ce qu'on "pèse" c'est en fait l'inertie du plat, non !

  6. #36
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    je pense avoir pigé ...

    e = mc² ne s'utilise que pour des systèmes au repos donc sans vitesse ...

    arrhhff !

  7. #37
    mach3
    Modérateur

    Re : E=mc²... demonstration

    ceci est vrai mais je croyais que la masse d'un système était un invariant !
    oui, vis-à-vis des changements de référentiel.

    je pense avoir pigé ...

    e = mc² ne s'utilise que pour des systèmes au repos donc sans vitesse ...
    oui, et donc selon les vitesses des constituants du système (lui étant globalement au repos...), la masse donnée par E=mc² change.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  8. #38
    arrial

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par YABON Voir le message
    Bonjour tout le monde.
    J'aimerais savoir comment Einstein est arrivé à cette formule, y'a t'il une démonstration ?
    Au passage, en cherchant, j'ai trouvé ça grâce à google : http://perso.orange.fr/jeanfranraymond.rey/2surde_1.htm Le mec dit que cette relation est fausse...
    Merci pour vos réponses.


    Bonjour,


    Disons qu'il y a plusieurs acceptions.
    Tout part des transformations de Lorentz qui doivent laisser invariante la vitesse de la lumière dans le vide.

    Ensuite : à l'origine, dans E = m.c², m était la masse relativiste et non la masse dans le système propre.
    m était donc [et est toujours] la masse relativiste, notion qui a été reniée en France, mais pas dans le monde.
    Elle est toujours d'actualité chez nos amis lusophone à ce qu'il parait : http://fr.answers.yahoo.com/question...1093151AApRqXs et c'est bien, car se restreindre à E = m○.c² revient à une mutilation volontaire, tant elle restreint l'outil …

    Une démo qui peut éventuellement t'intéresser :


    E = √[p².c² + m○².(c²)²]
    ⇔ E² = (p.c)² + (m○.c²)²
    ⇔ E² = (m.v.c)² + (m○.c²)²
    ⇔ E² = [m○.v.c/√(1-v²/c²)]² + (m○.c².√(1-v²/c²)]² /√(1-v²/c²)]²)²
    ⇔ E² = [1/(1-v²/c²)][( m○.v.c)² + (m○.c²)²(1-v²/c²)]
    ⇔ E² = [1/(1-v²/c²)][( m○.v.c)² + (m○.c²)² - (m○.c².v/c)²]
    ⇔ E² = [1/(1-v²/c²)][( m○.v.c)² + (m○.c²)² - (m○.c.v)²]
    ⇔ E² = (m○.c²)²/(1-v²/c²)
    ⇔ E² = [m○/√(1-v²/c²)]².c²
    ⇔ E = m.c²


    @+
    « le pire n'est jamais acquis … la dérision est une culture »

  9. #39
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    un plat chaud pèse plus lourd que quand il est froid
    après tout c'est faux car plus le plat est chaud et plus il rayonne de l'énergie. L'inertie acquise par chauffage doit être perdue par rayonnement !

    j'y comprend plus rien

  10. #40
    mach3
    Modérateur

    Re : E=mc²... demonstration

    après tout c'est faux car plus le plat est chaud et plus il rayonne de l'énergie. L'inertie acquise par chauffage doit être perdue par rayonnement !

    j'y comprend plus rien
    ben si c'est logique, si tu chauffes le plat de T1 à T2, son énergie augmente. Si son environnement reste à T1, il va rayonner de la chaleur, donc perdre de l'énergie, et redescendre de T2 à T1, son énergie redescendant à sa valeur initiale.

    On peut ensuite remplacer énergie par masse dans ce paragraphe : le plat est au repos, donc E=mc² est applicable sans ambiguïté.

    Prenons un gaz parfait, à la place du plat pour que ce soit plus simple : la masse d'une mole de gaz de parfait est fonction uniquement de sa température, car cette masse correspond à l'énergie de masse des constituants du gaz + l'énergie interne du gaz (qui est la somme des énergies cinétiques et potentielles des constituants du gaz).

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  11. #41
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    rebonjour

    je me demande si l'énergie potentielle d'un système va augmenter sa masse en vertu de la loi E=mc²

    cdlt

  12. #42
    mach3
    Modérateur

    Re : E=mc²... demonstration

    rebonjour

    je me demande si l'énergie potentielle d'un système va augmenter sa masse en vertu de la loi E=mc²

    cdlt
    oui, c'est le cas. Par exemple dans la masse d'un atome d'hydrogène, il faut compter la masse du proton, la masse de l'électron, l'énergie cinétique de l'électron et l'énergie potentielle de l'électron (le proton en a aussi, mais on peut négliger). L'ensemble a une masse (ou une énergie) inférieure à la masse (ou l'énergie) du proton et de l'électron séparée.

    De même, même si c'est plus bancal car nécessiterait la RG pour être exact, la somme des masses de la terre et de la lune prises séparément est légèrement supérieure à la masse du système terre-lune.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  13. #43
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    oui, c'est le cas. Par exemple dans la masse d'un atome d'hydrogène, il faut compter la masse du proton, la masse de l'électron, l'énergie cinétique de l'électron et l'énergie potentielle de l'électron (le proton en a aussi, mais on peut négliger). L'ensemble a une masse (ou une énergie) inférieure à la masse (ou l'énergie) du proton et de l'électron séparée.
    merci pour ta réponse

    je l'imaginais comme ça ; mais alors je comprends plus !!! car la masse globale du système lié ( masse + energie potentielle/c²) devrait être égale à celle du système quand ses parties sont désunies non !! ??

  14. #44
    inviteb836950d

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par tempsreel1 Voir le message
    merci pour ta réponse

    je l'imaginais comme ça ; mais alors je comprends plus !!! car la masse globale du système lié ( masse + energie potentielle/c²) devrait être égale à celle du système quand ses parties sont désunies non !! ??
    Heu... pourquoi ?
    l’énergie d'un système lié est bien inférieure à celle d'un système non-lié (par définition presque...)
    (n'oublie pas que l'énergie potentielle augmente quand on veut séparer les choses)

  15. #45
    mariposa

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    oui, c'est le cas. Par exemple dans la masse d'un atome d'hydrogène, il faut compter la masse du proton, la masse de l'électron, l'énergie cinétique de l'électron et l'énergie potentielle de l'électron (le proton en a aussi, mais on peut négliger). L'ensemble a une masse (ou une énergie) inférieure à la masse (ou l'énergie) du proton et de l'électron séparée.
    Bonjour,

    Là il y a un bug

    L'énergie potentielle électrostatique c'est une propriété collective du couple électron-proton et non de l'électron.

    A+

  16. #46
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    (n'oublie pas que l'énergie potentielle augmente quand on veut séparer les choses)
    merci philou, c'est bien ce que je pensais .... comme l'énergie potentielle est prise égale à zéro à l'infini on a tendance à croire qu'elle devient de plus en pus faible mais en fait elle augmente car zéro est toujours plus grand qu'un nombre négatif !!!

    Bizarre parfois la physique

    Je présume qu'il faut raisonner avec l'énergie de liaison des atomes comme on l'a fait avec l'énergie potentielle...

    Un noyau possède moins d'énergie de liaison quand il est lié que quand il est éclaté en nucléons isolés ! ce qui me parait absurde...

    Quelqu'un a t-il une idée?

    @+

  17. #47
    inviteb836950d

    Re : E=mc²... demonstration

    Enlève le mot liaison à ta phrase et tu vas voir, ça va passer tout seul :
    Citation Envoyé par tempsreel1 Voir le message
    ...Un noyau possède moins d'énergie quand il est lié que quand il est éclaté en nucléons isolés ...
    l'énergie de liaison est l'énergie qu'il faut fournir pour rompre la liaison. Elle n'est en aucun cas "contenue" dans la liaison... la confusion vient sans doute de là.

  18. #48
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    oui c'est ça je crois , en fait les nucléons sont liés et cela ne demande pas d'énergie pour les maintenir dans cet état ... étonnant non ?
    En fait ça doit nécessiter de l'énergie mais moins que dans leur état éclaté

    A titre de comparaison, l'énergie de liaison correspondrait au travail qu'il faut fournir à un système sol - caillou pour augmenter l'altitude de ce dernier mais chacun des deux états ( initial et final) serait caractérisé par une énergie potentielle

    Car on ne peut pas , je crois , contourner l'idée selon laquelle si deux parties d'un système sont liées c'est qu'elles le sont par de l'énergie

  19. #49
    inviteb836950d

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par tempsreel1 Voir le message
    ...Car on ne peut pas , je crois , contourner l'idée selon laquelle si deux parties d'un système sont liées c'est qu'elles le sont par de l'énergie...
    Ben apparemment c'est un problème pour toi...
    Moi je t'assure que je n'ai aucun problème pour "contourner" cette idée fausse.

  20. #50
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    Moi je t'assure que je n'ai aucun problème pour "contourner" cette idée fausse.
    les nucléons sont bien collés par l'interaction forte , non ? il faut bien de l'énergie sinon ils pourraient bien s'éloigner ... si aucune énergie les retenaient ... ( un peu comme le caillou qui pourrait s'éloigner de la terre)

  21. #51
    mach3
    Modérateur

    Re : E=mc²... demonstration

    les nucléons sont bien collés par l'interaction forte , non ? il faut bien de l'énergie sinon ils pourraient bien s'éloigner ... si aucune énergie les retenaient ...
    c'est justement un manque d'énergie qui les empêche d'aller au loin... il faut la leur fournir pour qu'ils s'éloignent.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  22. #52
    inviteb836950d

    Re : E=mc²... demonstration

    et pour le caillou c'est pareil...
    (heureusement)

  23. #53
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    tout ça me parait cohérent

    1/ les nucleons sont collés par de l' énergie ( certainement potentielle ou appelée aussi de liaison)
    2/ un gain d"énergie ( ou plutot de travail) les fera s'éloigner
    3/ un "manque d'énergie" ne signifie pas "pas d'énergie"

    rassurez moi , il faut bien de l'énergie pour maintenir deux nucléons ensemble mais alors paradoxalement plus cette énergie est faible et plus il sera difficile de les séparer , si cette allégation est juste c'est assez déroutant

    ( il faudrait peut être parler en termes de potentiels ?? ... )

  24. #54
    mach3
    Modérateur

    Re : E=mc²... demonstration

    1/ les nucleons sont collés par de l' énergie ( certainement potentielle ou appelée aussi de liaison)
    Ce n'est pas l'énergie qui maintient les constituants d'un système lié ensemble, mais plutôt les forces qu'ils exercent mutuellement les uns sur les autres, il est donc bien question de potentiel.

    2/ un gain d"énergie ( ou plutot de travail) les fera s'éloigner
    si on éloigne les constituants, c'est qu'on fourni un travail au système.

    3/ un "manque d'énergie" ne signifie pas "pas d'énergie"
    L'énergie potentielle est négative pour un système lié.

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  25. #55
    curieuxdenature

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par tempsreel1 Voir le message
    les nucléons sont bien collés par l'interaction forte , non ? il faut bien de l'énergie sinon ils pourraient bien s'éloigner ... si aucune énergie les retenaient ... ( un peu comme le caillou qui pourrait s'éloigner de la terre)
    Bonjour

    imagine plutôt ça comme si les nucléons étaient au centre d'une cuvette, ils sont 'collés' parce qu'ils n'ont pas d'autre moyen de se positionner.
    Là où intervient l'énergie, c'est quand ils faut les séparer, un à un ou en groupe.
    C'est d'ailleurs l'idée à retenir quand tu étudies le puits de potentiel.
    L'electronique, c'est fantastique.

  26. #56
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    merci CdN

    ils sont 'collés' parce qu'ils n'ont pas d'autre moyen de se positionner.
    Ce qui les retient c'est la force forte attractive qui doit dériver d'une énergie potentielle , non ? en fait j'essaie d'évaluer l'énergie totale d'un noyau

    Il y a pour un système (à deux nucléons pour simplifier)

    1/ l'énergie de masse
    2/ l'énergie potentielle des deux nucléons


    BORDEL , je crois avoir trouvé

    Un noyau possède bien l'énergie de masse mgc² avec mg la masse du noyau groupé et de l'énergie potentielle que je note Epg. oK ?

    Maintenant on lui apporte l'énergie qui va le séparer en ses nucléons isolés et au repos dixit la définition de l'énergie de liaison : notons la El

    le système possède maintenant l'énergie totale mic² + une nouvelle énergie potentielle notée Epi et donc on a d'après la conservation de l'énergie

    Epi + mic² = mgc² + Epg + El

    et la RUSE ici c'est de constater ( à cause de cette p ..... d'énergie potentielle négative) que Epi est NULLE !! et oui plus de lien signifiant nucléons infiniment éloignés signifiant à son tour énergie potentielle maximale ( donc 0 pour ces bouffons de nombres négatifs)

    Au final nous obtenons mic² = mgc² + Epg + El

    ah ben non alors , ça marche pas , j'ai du me tromper qqpart

    up !

  27. #57
    mariposa

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par tempsreel1 Voir le message
    merci CdN



    Ce qui les retient c'est la force forte attractive qui doit dériver d'une énergie potentielle , non ? en fait j'essaie d'évaluer l'énergie totale d'un noyau

    Il y a pour un système (à deux nucléons pour simplifier)

    1/ l'énergie de masse
    2/ l'énergie potentielle des deux nucléons


    BORDEL , je crois avoir trouvé

    Un noyau possède bien l'énergie de masse mgc² avec mg la masse du noyau groupé et de l'énergie potentielle que je note Epg. oK ?

    Maintenant on lui apporte l'énergie qui va le séparer en ses nucléons isolés et au repos dixit la définition de l'énergie de liaison : notons la El

    le système possède maintenant l'énergie totale mic² + une nouvelle énergie potentielle notée Epi et donc on a d'après la conservation de l'énergie

    Epi + mic² = mgc² + Epg + El

    et la RUSE ici c'est de constater ( à cause de cette p ..... d'énergie potentielle négative) que Epi est NULLE !! et oui plus de lien signifiant nucléons infiniment éloignés signifiant à son tour énergie potentielle maximale ( donc 0 pour ces bouffons de nombres négatifs)

    Au final nous obtenons mic² = mgc² + Epg + El

    ah ben non alors , ça marche pas , j'ai du me tromper qqpart

    up !
    Bonsoir,

    J'ai l'impression que tu te compliques la vie.

    Quand tu as 2 particules Liées de masse M1 et M2

    Son énergie vaut M.c2 = M1.c2 + M2.c2 + 1/2.M1. (V1)2 + 1/2 M2.(V2)2 - Ep (|r1-r2|)

    Ce sont respectivement

    les masses puis les énergies cinétiques puis l'énergie potentielle d'interaction

    Tous les termes sont positifs sauf le dernier


    Le fait que le système soit lié est du au fait que la somme des énergies cinétiques est inférieure à l'énergie potentielle et dans ce cas on a:

    M < M1 + M2

    La masse d'un corps lié est toujours inférieure a la masse des constituants.

    Si on veut casser la paire liée il faut fournir au minimum une énergie égale en valeur absolue à la différence entre énergie cinétique et énergie potentielle.

  28. #58
    curieuxdenature

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par tempsreel1 Voir le message
    ah ben non alors , ça marche pas , j'ai du me tromper qqpart
    re

    bein oui, et comment !

    Un objet posé au sol n'a pas d'énergie potentielle (Ep = m*G*h; h = 0), deux aimants collés : idem.
    Deux nucléons collés n'en ont pas non plus.
    L'énergie de liaison c'est celle qu'il faut fournir à cet ensemble pour qu'un nucléon s'éloigne à l'infini. (Allez, on se contentera d'un cm )
    Bilan ?
    Cf Mariposa ---> M < M1 + M2
    L'electronique, c'est fantastique.

  29. #59
    invite1c0eeca8

    Re : E=mc²... demonstration

    Merci Mariposa , je suis sur le point de comprendre

    Son énergie vaut M.c2 = M1.c2 + M2.c2 + 1/2.M1. (V1)2 + 1/2 M2.(V2)2 - Ep (|r1-r2|)
    Ok mais ces vitesses (v1 et v2) dans quel référentiel sont elles définies ?

    D'autre part M.c² est la masse quand le système est au repos , non ?

  30. #60
    mariposa

    Re : E=mc²... demonstration

    Citation Envoyé par tempsreel1 Voir le message
    Merci Mariposa , je suis sur le point de comprendre



    Ok mais ces vitesses (v1 et v2) dans quel référentiel sont elles définies ?

    D'autre part M.c² est la masse quand le système est au repos , non ?
    Tu choisis un repère dans lequel l'impulsion totale est définie, car l'impulsion est une quantité invariante. Le plus simple est de prendre P = 0

    Donc

    dans un repère où ma M est à impulsion nulle P = 0 son énergie vaut E= M.c2

    Dans l'autre membre P = M1.V1 + M2.V2 = 0

    Comme V = dX/dt

    On a M1.X1 + M2.X2 = 0

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