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Niveau seconde
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E=mc² Einstein.

Posté par
GraciaHuks
12-11-08 à 10:20

Bonjour tous le monde,
J'ai un problème pour un exercice,

Voici l'énoncé :

La formule de l'énergie attribuée par Einstein est :


    
E =                     1                      
     (Racine carré de)1 - (v2/c2)   mc2

où m est la masse (kg) au repos du corps étudié, v sa vitesse (en m/s) et c la vitesse de la lumière.
On présentera les résultats des calculs en utilisant une notation scientifique avec une décimale.


1/Exprimer m en fonction de E, v, c.
Calculer la masse d'un électron sachant que sa vitesse est de v= 2*108m/s, son énergie de E = 1.1*10-13 J et la vitesse de la lumière : c = 3*108m/s.


2/Exprimer v en fonction de E, m et c
Calculer la vitesse d'une particule sachant que sa masse est m = 1.7*10-27kg, son énergie E = 1.1*10-9J.

...

Pour le 1/, je pense que m =        E                                         
                                                 Ac²



Je nomme A =                     1                  
                    (Racine carré de)1 - (v2/c2)


Merci d'avance

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 10:22

Bonjour,

Tu vois, elles se ressemblent bien les deux

La première question n'est pas difficile (la deuxième est un peu plus "pénible")

Que proposes-tu pour résoudre la première ?

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 10:35

Je propose pour la première :

m = E (racine carré de) 1 -    
                                       c²      
Ce qui fait : (1.1*10-13)* (racine carré de)1 - (2*108
                                                                (3*108
                              (3*108


Donc :1.1*10-13* (1 - 2/3)  
                 9*1016    

= 3.66*10-14
        9*1016

= 4.0*10-31 kg

Le résultat me semble correct ..

Désolé si c'est pas très clair, mais c'est compliqué à écrire ici

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 10:43

Tu as oublié c2 dans l'expression littérale mais je vois que tu l'as mis dans l'application numérique (qui a une erreur)

oui     3$\red\fbox{m\,=\,\frac{E}{c^2}\,\sqrt{1\,-\,\frac{v^2}{c^2}}

Application numérique : 3$m\,=\,\frac{1,1.10^{-13}}{(3.10^8)^2}\,\sqrt{1\,-\,\frac{(2.10^8)^2}{(3.10^8)^2}}\;=\;\rm{?}

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 10:54

Euh ..

m = (3.6*10-30) * (1-(2/3))
m = 1.2*10-30


Mais je sais pas si on peut passer de raccine de (2.108
                                                                       (3.108

a 2/3, parce qu'on enlève les 108 et comme c'est une racine carré d'un chiffre au carré, bin il est plus dans la racine et il devient un simple chiffre ..

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 10:58



Ce que tu peux faire est ceci :     3$m\,=\,1,222.10^{-30}\,\sqrt{1\,-\,\frac49}

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:03

Bah dans ce cas, c'est pas 1.222.10-30 mais 3.6.10-30

Non ?

Et le résultat donnerai 2.68.10-30 ..

Mais pourtant, Racine carré de 4, c'est 2; racine carré de 9 c'est 3 et racine carré de 1, c'est 1 .. Je comprends pas ..

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:06



3$1\,-\frac49\,=\,\frac59

et     3$\sqrt{\frac59}\,=\,\frac{sqrt{5}}{3}

C'est mon dernier prix...

et ton résultat n'est toujours pas correct.

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:14

Ah ouii : )

Bah alors ça fait :

1.1.10-13 * Racine de 5
3.10-16              3

= 3.666.10-30* Racine de 5
                               3


Et ça donne 2.7.10-30 ?

*J'y arriverai jamais *

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:22

Je t'écris (ce qui n'est pas facile si tu ne connais pas le LaTeX) l'expression que tu peux trouver pour la deuxième question ; à toi de faire la démonstration et l'application numérique...

3$\red\fbox{v\,=\,c\,\sqrt{1\,-\,\frac{m^2\,c^4}{E^2}}}

Sauf erreur !

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:25

Ta réponse de 11 h 14 :

Parce que c2 ce n'est pas 3.10-16 mais 9.1016

m = 1,1.10-13 / (9.1016) (5/9) 9,1.10-31 kg

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:27

Mais .. Mon prof m'a dit que v = Racine de c² -                                                 
                                                                   m²c²

Je suis perdue .

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:28

D'acord merciiii : )

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:33

Ta réponse de 11 h 27 : impossible, l'expression n'est pas homogène. Tu as mal copié, probablement.

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:46

Alors pour le 2 :

3.108* Racine carré de 1  - (1.7*10-27)² * (3.108)4
                                              (1.1.10-9


= 3.108 * Racine carré de 1 - 2.89.10-54*8.1.1033
                                            1.21.10-18

= 3.108 * Racine carré de 1 -2.3409.10-20
                                           1.21.10-18

= 3.108 * Racine carré de 1- 0.2

= 3.108 * 0.9

= 2.7.108m/s

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:52

A nouveau une erreur de calcul...

2,340 9.10-20 / 1,21.10-18 0,019 35 et non pas 0,2

Donc...v = ?

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:55

Rohh .. j'y étais presque, j'ai du mal recopier, je suis déçu de moi

Alors v = 2.94.108 ?

Posté par
J-P
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:55

Pourquoi "Je suis perdue"

On t'a donné la relation de départ, la suite est juste de la manipulation mathématique et n'a rien à voir avec de la physique.


5$ E = \frac{1}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} mc^2

5$ \red m = \frac{E}{c^2}.\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}

5$ m^2 = \frac{E^2}{c^4}.(1 - \frac{v^2}{c^2})

5$ 1 - \frac{v^2}{c^2} = \frac{m^2c^4}{E^2}

5$\frac{v^2}{c^2} = 1 - \frac{m^2c^4}{E^2}

5$\frac{v}{c} =\sqrt{ 1 - \frac{m^2c^4}{E^2}}

5$ \red v = c.\sqrt{ 1 - \frac{m^2c^4}{E^2}}

Sauf distraction  

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 11:58

Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 12:00

GraciaHuks >> Ton message de 11 h 55

Pour ma part je trouve v 2,97.108 m.s-1

J-P >> Hé oui, de l'utilité des mathématiques en physique. Merci pour la confirmation (mais je n'avais guère de doute)

Posté par
GraciaHuks
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 12:06

Merci 1000 fois de m'avoir aidée

Mais par contre Coll, cette exercice il est dans mon livre de maths c'est pour ça que je l'avais mis dans l'île de maths

Merci encore .

Posté par
J-P
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 12:09

Merci pour la confirmation (mais je n'avais guère de doute)
  
Je n'ai pas pensé une seconde que tu avais un doute.

Je ne demande parfois, s'il est judicieux dans le secondaire d'aborder des relations de la RR dont la plupart des étudiants à ce niveau ne sont pas à même d'en comprendre la portée...
Alors que tant d'autres domaines plus accessibles et intéressants sont complètement négligés ou baclés.
  


  

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 12:11

Oui... comme l'a bien dit J-P et comme tu as pu le constater, la compétence attendue est plus une compétence de mathématiques qu'une compétence de physique.

Mais tu as vu aussi que Tom_Pascal t'avait demandé (quelques secondes avant moi, moins d'une minute d'après les horaires affichés) de poster dans l'île des sciences physiques. Et, sauf erreur, cet exercice a déjà été posté et se trouve dans cette île-ci.

Les résultats peuvent aussi servir en physique.

Voilà une preuve de plus de la nécessité des mathématiques en physique.
_____________________

Pour ma part, je t'en prie.
A une prochaine fois !

Posté par
Coll Moderateur
re : E=mc² Einstein. 12-11-08 à 12:19

J-P >>
Ton message de 12 h 09 : bien sûr d'accord. D'autant plus que l'on touche à des questions qui sont délicates et qui ont très longtemps été mal vulgarisées.
On fait attention maintenant de mieux distinguer "masse" et "inertie"...



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