Tidak diberi dalam peperiksaan, hafal.
Kegunaannya
Mass–energy equivalence digunakan dalam Fizik Nuklear (Fizik SPM Tingkatan 5). Kekalkan unit SI dalam setiap baris kerja. Fizik Nuklear
Simbol dan unit SI
| Simbol | Maksud | Unit SI |
|---|---|---|
| E | tenaga dibebaskan | J |
| m | cacat jisim | kg |
| c | laju cahaya | m s⁻¹ |
Penyusunan semula
m = E / c²c = √(E / m)
Contoh penyelesaian
Perangkap biasa
Memahami Kesetaraan jisim–tenaga
Hubungan Einstein E = mc² menyatakan perubahan jisim membebaskan tenaga. Di sini E ialah tenaga dibebaskan dalam joule (J), m ialah cacat jisim (jisim yang hilang) dalam kilogram (kg), dan c ialah laju cahaya, 3.0 × 10⁸ m s⁻¹.
Kuantiti ini berkaitan kerana jisim dan tenaga ialah dua bentuk perkara yang sama; dalam tindak balas nuklear kehilangan jisim yang kecil muncul semula sebagai tenaga yang sangat besar, kerana c² amat besar (9.0 × 10¹⁶ m² s⁻²).
Untuk menyusun semula, asingkan yang tidak diketahui: m = E / c² mencari cacat jisim daripada tenaga diketahui, dan c = √(E / m) memperoleh semula laju cahaya. Kerana c dikuasaduakan, sentiasa kuasaduakannya dahulu sebelum mendarab atau membahagi.
Contoh penyelesaian, langkah demi langkah
Dalam suatu tindak balas nuklear, cacat jisim m = 3.0 × 10⁻⁴ kg ditukar kepada tenaga. Cari tenaga dibebaskan (c = 3.0 × 10⁸ m s⁻¹).
Gunakan E = mc², kuasaduakan c dahulu:
c² = (3.0 × 10⁸ m s⁻¹)² = 9.0 × 10¹⁶ m² s⁻².
E = mc² = 3.0 × 10⁻⁴ kg × 9.0 × 10¹⁶ m² s⁻² = 2.7 × 10¹³ J.
Jisim yang hilang amat kecil, namun tenaga ialah 27 trilion joule, menunjukkan betapa banyak tenaga terkurung dalam jisim. Tenaga dibebaskan ialah 2.7 × 10¹³ J.
Kesilapan lazim dan cara ia diuji
Kesilapan paling lazim ialah terlupa mengkuasaduakan c, yang menjadikan jawapan 10⁸ kali terlalu kecil. Kesilapan lain ialah membiarkan jisim dalam gram atau unit jisim atom dan tidak menukar kepada kilogram dahulu.
Ketiga ialah tersalah mencampur kuasa sepuluh semasa mengendalikan bentuk piawai; asingkan digit dan eksponen.
Di bawah hitung, tunjukkan c² secara jelas dan gantikan dengan unit untuk mencapai joule. Di bawah takrifkan, nyatakan cacat jisim ialah beza antara jumlah jisim nukleon berasingan dengan jisim nukleus.
Di bawah terangkan, anda mungkin diminta jelaskan mengapa tindak balas nuklear membebaskan jauh lebih banyak tenaga per kilogram berbanding tindak balas kimia, yang dijelaskan oleh E = mc².
Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English), Sijil Pelajaran Malaysia: Format Pentaksiran mulai 2021, Fizik (4531) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)