Leid de energie-impuls-relatie af

Leid de energie-impuls-relatie af.
In een ander vraagstuk heb ik de formule afgeleid voor de kinetische energie van een voorwerp:
Door dit te ontwikkelen in een Taylor-reeks werd het verschil duidelijk met ons klassieke begrip van kinetische energie:
Hieruit blijkt duidelijk dat het klassieke begrip van kinetische energie slechts een eerste orde benadering is, de linkerterm, van de relativistische werkelijkheid.

Kinetische energie als functie van v/c voor m0 = 1 kg,
klassiek (de rode lijn) en relativistisch (de groene lijn)

Einstein

Volgens de wereldberoemde formule van Einstein zijn massa en energie twee zijden van dezelfde munt:

Indien de massa geen snelheid heeft (uiteraard ten opzichte van een specifieke waarnemer) dan kunnen we schrijven:
Of kortweg:
Wetende dat (voor de afleiding zie deze pagina):
Dan is het wel interessant om het volgende verschil uit te werken:
Door de termen wat te reorganiseren ontstaat:
Waaruit rechtstreeks volgt:
Waarbij ik nu het plusje weghaal, maar ik dien wel te realiseren dat die er staat:
Aldus arriveren we bij de energie-impuls-relatie, de totale relativistische energie van iets:

Een Pythagoras-driehoek met rustenergie, kinetische energie en totale energie
Merk op dat voor een massaloos ‘ding’ (m0 = 0), bijvoorbeeld een foton (v = c), vergelijking (10) overgaat in:
En merk ook op dat voor een ‘ding’ zonder snelheid (v = 0) vergelijking (10) reduceert tot vergelijking (5):
Tot slot wil ik nog opmerken dat indien er ook nog potentiële energie in het spel is, dan wordt vergelijking (10):