Masse et énergie en Première A : la relation d'Einstein E = mc² expliquée simplement

Première Physique-Chimie Masse et énergie (relation d'Einstein, défaut de masse)

Masse et énergie : la relation d'Einstein en Première A

En 1905, Albert Einstein montre que la masse et l'énergie sont deux formes d'une même réalité. Cette idée, résumée par la célèbre formule E = mc², explique d'où vient l'énergie colossale libérée dans le Soleil ou dans une centrale nucléaire. Pour un élève de Première A à Antananarivo, c'est une belle occasion de comprendre une équation que tout le monde a déjà vue sans toujours la saisir.

Relation d'Einstein : tout corps de masse m possède une énergie au repos E = m c2, où c est la vitesse de la lumière (c ≈ 3 × 108 m/s). Une très petite masse correspond donc à une énergie énorme.
Exemple

Hery, élève au lycée à Antsirabe, lit qu'une masse disparue de seulement 1 gramme (0,001 kg) libérerait E = 0,001 × (3 × 108)2 = 9 × 1013 joules : de quoi alimenter sa ville en électricité pendant longtemps.

À retenir

  1. La relation d'Einstein E = m c2 relie la masse d'un corps à son énergie au repos.
  2. Comme c est très grand, une masse minuscule représente une énergie gigantesque.
  3. Le défaut de masse est la masse « manquante » lorsqu'un noyau se forme : elle s'est transformée en énergie de liaison.

Exercice d'exemple

Exercice : Calcule l'énergie au repos correspondant à une masse de 2 grammes. On prend c = 3 × 108 m/s.
Voir la correction

On convertit la masse en kilogrammes : m = 0,002 kg. Puis E = m c2 = 0,002 × (3 × 108)2 = 0,002 × 9 × 1016 = 1,8 × 1014 joules.

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