Номер 1, страница 180, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 105. Энергия связи атомных ядер. Вопросы и задания - номер 1, страница 180.

Условие.

1. В чём заключается взаимосвязь энергии и массы?

Решение.

Взаимосвязь энергии и массы является одним из фундаментальных принципов современной физики, сформулированным Альбертом Эйнштейном в его специальной теории относительности. Эта связь выражается знаменитой формулой эквивалентности массы и энергии:

$E = mc^2$

В этой формуле $\text{E}$ — это полная энергия объекта, $\text{m}$ — его масса, а $\text{c}$ — скорость света в вакууме (константа, приблизительно равная $3 \times 10^8$ м/с).

Суть этой взаимосвязи заключается в том, что масса и энергия — это две взаимопревращаемые формы одной и той же фундаментальной физической величины. Масса является мерой содержания энергии в теле. Любое тело, обладающее массой покоя $m_0$, обладает и соответствующей энергией покоя $E_0 = m_0c^2$.

Этот принцип можно развернуть в нескольких ключевых аспектах. Во-первых, это превращение массы в энергию. Формула показывает, что даже небольшое количество массы может быть преобразовано в огромное количество энергии, поскольку масса умножается на квадрат скорости света ($c^2$), который является очень большой величиной. Этот процесс лежит в основе ядерной энергетики и ядерного оружия. В реакциях ядерного деления или синтеза суммарная масса продуктов реакции оказывается меньше суммарной массы исходных частиц. Эта разница масс (так называемый "дефект масс") выделяется в виде колоссальной энергии.

Во-вторых, возможно и превращение энергии в массу. Энергия может "конденсироваться" и образовывать массу. Например, при столкновении частиц высокой энергии в ускорителях могут рождаться новые частицы, обладающие массой. Также фотон (частица света, не имеющая массы покоя) с достаточной энергией может в поле ядра превратиться в пару частица-античастица (например, электрон и позитрон), которые уже обладают массой покоя.

В-третьих, это приводит к объединенному закону сохранения. Классические законы сохранения массы и сохранения энергии объединяются в один фундаментальный закон — закон сохранения массы-энергии. В любой замкнутой системе общая сумма массы и энергии (выраженных в одних и тех же единицах) остается постоянной.

Таким образом, масса — это концентрированная форма энергии. Любое изменение энергии тела (например, при его нагреве или ускорении) ведет к соответствующему, хотя и очень маленькому, изменению его массы. В повседневных процессах, таких как химические реакции, это изменение массы настолько ничтожно, что им можно пренебречь, и поэтому законы сохранения массы и энергии рассматриваются по отдельности.

Ответ: Взаимосвязь энергии и массы заключается в их эквивалентности: масса является одной из форм энергии, и они могут превращаться друг в друга в соответствии с формулой Эйнштейна $E = mc^2$. Это означает, что любое тело, обладающее массой, имеет соответствующий запас "скрытой" энергии (энергии покоя), и наоборот, энергия может "конденсироваться" в массу.