Calculadora de energia cinética relativística

A energia cinética relativística descreve a energia do movimento quando a velocidade de um objeto é alta o suficiente para que a mecânica newtoniana deixe de ser precisa. Nas velocidades cotidianas, ela é bem aproximada pela metade da massa vezes a velocidade ao quadrado. Porém, quando a velocidade representa uma fração significativa da velocidade da luz, a energia medida cresce mais rápido do que a expressão clássica prevê. A teoria da relatividade especial de Einstein fornece a correção. A equação principal diz que a energia cinética é gama menos um, multiplicado pela massa de repouso e pela velocidade da luz ao quadrado. Gama é o fator de Lorentz: um dividido pela raiz quadrada de um menos a velocidade ao quadrado dividida pela velocidade da luz ao quadrado. Esta calculadora usa a velocidade da luz exata por definição, 299,792,458 metros por segundo. Ela aceita a velocidade como fração da velocidade da luz ou diretamente em metros por segundo e mostra a energia relativística, gama e o resultado clássico para comparação. A um décimo da velocidade da luz, gama fica apenas um pouco acima de um e a estimativa clássica ainda é bastante próxima. À metade da velocidade da luz, a correção já é claramente mensurável. A noventa por cento da velocidade da luz, gama é cerca de 2.294 e a expressão clássica subestima muito a energia. À medida que a velocidade se aproxima da velocidade da luz, o denominador de gama tende a zero e a energia cinética necessária cresce sem limite. Portanto, uma partícula com massa de repouso diferente de zero não pode ser acelerada até a velocidade da luz ou além dela. Massa de repouso é a massa invariante medida no referencial da própria partícula. Não a substitua pelo conceito histórico de massa relativística. A energia total é gama vezes a massa de repouso vezes a velocidade da luz ao quadrado. A energia de repouso é a massa de repouso vezes a velocidade da luz ao quadrado; subtraí-la da energia total fornece a energia cinética. Os resultados são em joules e podem ser muito pequenos para partículas individuais, mesmo em velocidades enormes. A física de partículas também costuma usar elétron-volts. Use algarismos significativos suficientes para massas de partículas e velocidades altas. Perto da velocidade da luz, pequenas mudanças de velocidade podem gerar grandes mudanças em gama, então o arredondamento das medidas pode dominar a incerteza. A calculadora rejeita velocidades iguais ou superiores à velocidade da luz. É adequada para aprendizado, estimativas de aceleradores e comparações astrofísicas, mas pesquisas de precisão devem propagar a incerteza de medição e usar unidades e métodos numéricos específicos da área.