Einstein energia, massa ed inerzia

Albert Einstein nel 1905 pubblica sugli
Annalen der Physic il suo celebre articolo dal titolo:
"L'Inerzia di un corpo dipende dal suo contenuto di Enegia?".
Per la precisione Einstein definisce la variazione di massa come delta m=deltaE/c^2.
Einstein ha sviluppato questa relazione nell'ambito della relatività ristretta per spiegare che la massa di un corpo non è una proprietà "fissa" o "intrinseca" indipendente dall'energia.

Vediamo le grandezze fisiche coinvolte nella celebre equazione nella forma famosa E=mc^2.

Partiamo da Newton.
L'inerzia di un corpo (sia esso fermo oppure in movimento) definisce la resistenza opposta alle variazioni del suo stato di moto. Quanta fatica devo fare per spostare la mia moto rimasta senza benzina?
La Forza è data dalla massa moltiplicata per l'accelerazione.

Per Newton l'inerzia è vista come una proprietà intrinseca di un corpo che si manifesta in ogni sistema di riferimento inerziale. In altre parole, l'inerzia è legata alla massa di un corpo, che resiste al cambiamento del suo stato di moto a meno che non agiscano su di esso forze esterne.

La velocità della luce è costante e vale 3x10^8 m/s.

Einstein mette la massa in relazione all'Energia. Un corpo in movimento ha più energia (e quindi più inerzia) rispetto a uno in quiete. Questo significa che è più difficile accelerare un oggetto quando la sua velocità si avvicina a quella della luce, poiché la sua energia aumenta.
In sintesi, per Einstein l'inerzia non è più una proprietà assoluta di un corpo come in Newton, ma dipende dall'energia del corpo e dalla geometria dello spazio-tempo in cui si trova.

Quanta Energia è contenuta in un oggetto di 4 Kg?
Riprendiamo la formula E=mxc^2.
Sappiamo che c è la velocità della luce ovvero 3x10^8 m/s.
Sviluppando abbiamo E=4x(3x10^8)^2 ovvero 4x9x10^16.
Quindi E=36x10^16 Joule ovvero 36 moltiplicato 10 Milioni di Miliardi di Joule.
Un Joule è l'Energia necessaria per sollevare da terra un oggetto di 100 grammi ad un metro da terra.
Per sollevare un TIR di 10 tonnellate a 100 metri da terra sono necessari 9,810,000 joule diciamo circa 10 Milioni di Joule.
Possiamo dedurre che in un oggetto di 4 kg c'è Un'Energia 36 Miliardi di volte superiore.


Ma cosa succede quando un oggetto assume velocità relativistiche ovvero con velocità che si avvicinano ad una frazione significativa della velocità della luce ?

La formula dell'energia quando un oggetto si muove con velocità relativistiche cambia.

E qui entra in gioco Lorentz.
Hendrik Antoon Lorentz (1853–1928) è stato un fisico olandese, noto per i suoi contributi fondamentali alla fisica teorica, in particolare per la sua opera sullo studio dell'elettromagnetismo e la teoria della relatività

In questo caso, dobbiamo considerare l'energia totale relativistica, che è data dalla formula:

E=mc^2 / Gamma dove il Gamma di Lorentz è
Gamma=1/Radice(1-v^2/c^2).
Da questa formula è possibile vedere che se ci avviciniamo alla velocità della luce il termine al denominatore va a zero ed il valore E=Infinito.

Per questo non è possibile per un corpo raggiungere la velocità della luce poichè dovremmo impiegare energia infinita.