by 
Σε διπλανή ανάρτηση του Τάσου Αθανασιάδη: Τι αποθηκεύεται στο ελατήριο; έχει γίνει μια ανταλλαγή επιχειρημάτων για το ελατήριο και το αν είναι αντικείμενο το οποίο μελετάμε ή ένα μοντέλο που απλά “υλοποιεί” ένα πεδίο δύναμης της μορφής F=-Dx. Στη συζήτηση παρενέβη ο Νίκος Παναγιωτίδης, γράφοντας:
“Τι είναι η ενέργεια; η ενέργεια είναι ιδιότητα των σωμάτων. Μπορεί να μετρηθεί έμμεσα μετρώντας άλλες ιδιότητες (πχ ταχύτητα, θερμοκρασία) και δίνοντας τις τιμές αυτών στη συναρτησιακή σχέση που τις συνδέει με την ενέργεια.
Η ενέργεια δεν “αποθηκεύεται”. Η ενέργεια δεν “μεταφέρεται”. Η ενέργεια απλώς “μεταβάλλεται”. Και η μεταβολή της είναι ίση με το έργο που έγινε στο σύστημα.”
Προτείνω λοιπόν να συζητήσουμε τις θέσεις αυτές, σε ξεχωριστή συζήτηση, κάνοντας και αρχή στη νέα χρονιά.
Τι λέτε συνάδελφοι; Η ενέργεια δεν αποθηκεύεται; Είναι λάθος να μιλάμε για αποθήκες ενέργειας;
Δεν μεταφέρεται η ενέργεια; Στο σχήμα που δίνεται παραπάνω, αν πάρω ως σύστημα ελατήριο – σώμα Α, πράγματι η ενέργειά του παραμένει σταθερή, αφού δεν παράγεται έργο πάνω στο σύστημα.
Αν πάρω ΜΟΝΟ το σώμα Α, δεν παράγεται έργο πάνω του από την δύναμη F; Μέσω αυτού του έργου, δεν κερδίζει ενέργεια το σώμα Α; Και αν παράγεται έργο, ποιος ασκεί αυτή τη δύναμη; Δεν είναι το ελατήριο; Και δεν μειώνεται η ενέργεια του ελατηρίου, αφού παράγει έργο;
Αλλά τότε μέσω αυτής της αλληλεπίδρασης, δεν μεταφέρεται τελικά ενέργεια από το ελατήριο στο σώμα Α;
Τι ακριβώς εννοεί ο Νίκος; Και, τι λέτε εσείς συνάδελφοι;
Στάθη και Μήτσο καλημέρα.
Ευχαριστώ για τα καλά σας λόγια.
Φυσικά συμφωνώ απόλυτα με την παρατήρησή σου Στάθη για την περίπτωση που έχουμε μη συντηρητικές δυνάμεις. Θα μπορούσαμε να εξετάσουμε και τις περιπτώσεις ανάλογα με τον αν έχουμε σκληρόνομους ή ρεόνομους δεσμούς κλπ. Αυτό που ήθελα να τονίσω ήταν βασικά η σχέση μεταξύ συμμετρίας και αρχής διατήρησης.
Μήτσο ως προς το πρώτο παράπονό σου έχεις δίκιο δεν το πρόσεξα όσο έπρεπε.
Για το δεύτερο. Όταν έχεις παιδί μετανάστη και έρχεται αναπάντεχα για κάποιες μέρες η οικογένεια βρίσκεται ξαφνικά «μακριά από το σημείο ισορροπίας». Αυτός είναι ο λόγος που δεν σε πήρα τηλέφωνο. Όχι δεν είμαι κάτω, όταν έρθω θα σε πάρω τηλέφωνο να βρεθούμε.
Νίκο καλημέρα.
Σου λέω ειλικρινά ότι κάνεις λάθος για την αντιπαλότητα. Ανέφερα το όνομά σου ειδικά μόνο και μόνο επειδή η συζήτηση αυτή ξεκίνησε ουσιαστικά από μια δική σου άποψη και θέση. Προφανώς συμφωνώ ότι κάνουμε απλά κουβέντα η οποία μας βοηθά όλους να γινόμαστε καλλίτεροι και όχι μάχη. Φυσικά και δεν έχω κρίνει ή κατακρίνει τις γνώσεις κανενός, ούτε τις δικές σου. Όχι μόνο σε αυτήν την κουβέντα αλλά ποτέ.
Έχω νομίζω ξαναγράψει ότι θεωρώ την φυσική «δύσκολη γυναίκα» που πρέπει καθημερινά να κατακτάς. Εγώ θεωρώ ότι είμαι πολύ μακριά, όχι να την κατακτήσω, αλλά ούτε της έχω μιλήσει καν. Από μακριά την χαζεύω, επειδή μου αρέσει.
Λες ότι οι ερωτήσεις μου είναι ομιχλώδεις. Αυτές μπορώ να κάνω και δεν είναι απαραίτητο να είναι οι καλλίτερες.
Όμως νομίζω ότι στην κατάληξη της προηγούμενης ανάρτησής μου διατυπώνω με σαφή τρόπο την άποψή μου στα επίδικα της κουβέντας.
Να είσαι καλά και σε παρακαλώ να ξεχάσεις τα περί αντιπαλότητας.
Καλημέρα και σένα.
Στις αρχές της παρούσας συζήτησης (ενώ ήμουν στην Αθήνα για το Συνέδριο Scientix και είχα μαζί μου ένα καταραμένο λάπτοπ που χρειαζόμουν μισή ώρα για να γράψω 10 γραμμές) μου είχες απευθύνει κάποιες περίεργες ερωτήσεις στις οποίες με έβαζες να συσχετίσω την ενέργεια της μεγάλης έκρηξης με άλλες ενέργειες, όπως ενέργειες μαγνητικών πεδίων κλπ. Υποθέτω στο μυαλό σου είχες την αλυσίδα της ενέργειας, ότι δηλαδή κάθε σημερινή ενέργεια προέρχεται από μια παλιότερη κοκ.
Έχει δημιουργηθεί μια σύγχυση. Κατ΄ αρχήν, ναι, κάθε ενέργεια προέρχεται από προηγούμενη ενέργεια. Αν όμως εγώ επιμένω ότι η ενέργεια πρέπει να θεμελιωθεί στο έργο, αυτό δεν σημαίνει πως ισχυρίζομαι ότι τη στιγμή που έγινε το big bang παρήχθει έργο, ενώ, μετά από εκείνο το έργο, έχουμε συνεχείς μετατροπές ενέργειας. Άλλωστε το big bang μπορεί ποτέ να μην υπήρξε και το παρελθόν να είναι άπειρο.
Λέγοντας ότι η ενέργεια του μηχανισμού της φτερωτής προήλθε από την δυναμική ενέργεια των βαρών που τη γύρισαν, ότι αυτή η δυναμική ενέργεια προήλθε από τη χημική ενέργεια του ατόμου που τα ανέβασε, και ότι η χημική ενέργεια του ανθρώπου προήλθε από … τον ήλιο, κοκ, απλώς μεταθέτουμε το πρόβλημα σε άπειρο βάθος. Η ενέργεια θα ορίζονταν άμεσα αν λέγαμε μια και καλή: η φτερωτή κινήθηκε γιατί της προσφέραμε έργο. Το νερό απέκτησε ενέργεια CT γιατί τόσο ήταν το προσφερόμενο έργο.
Άρη αυτό που συζητάμε είναι η επιστημονική θεμελίωση μιας έννοιας. Όχι αν στην αρχή υπήρξε έργο ή ενέργεια (ούτε αν υπήρξε η κότα ή το αυγό).
Νίκο, νομίζω το εξαντλήσαμε το θέμα ο καθένας με τις απόψεις του και τα επιχειρήματά του. Απλά επειδή ξαναρωτάς ποια είναι « η επιστημονική θεμελίωση μιας έννοιας» (της ενέργειας), ξαναλέω περιληπτικά πρέπει να πάρουμε υπόψη τα παρακάτω και έτσι να την παρουσιάζουμε.
Όπως όλοι κάνουμε μηχανική χωρίς να ξέρουμε τι είναι δύναμη και Η/Μ χωρίς να ξέρουμε τι είναι φορτίο μπορούμε να κάνουμε το ίδιο και με την ενέργεια.
(Μην μπλέξουμε την στιγμή του Big Bang και τις συμμετρίες τότε, και πως έσπασαν, φαντάζομαι καταλαβαινόμαστε Αν είσαι οπαδός της λεγόμενης συνεχούς δημιουργίας πάμε στην παραγωγή ενέργειας από την κβαντική ενέργεια του κενού.)
Αυτά πιστεύω.
Παρατηρώ Άρη ότι οι απόψεις σου είναι συμβατές με τις απόψεις των συγγραφέων των ελληνικών εγχειριδίων φυσικής που έχουν επηρεαστεί από το άρθρο αυτού του Lehrman. Δεν ξέρω κατά πόσον αυτές οι απόψεις είχαν παγκόσμια επιρροή ώστε να μεταβάλλουν το χάρτη της διδασκαλίας της ενέργειας παγκοσμίως. Το όνομα αυτό πάντως, Lehrman, μου ήταν άγνωστο μέχρι τώρα που διάβασα το άρθρο του.
Ο άνθρωπος λοιπόν αυτός είχε την αντίληψη ότι οι φυσικοί του 19ου αιώνα, πρώτα ανακάλυψαν τη διατήρηση της ενέργειας και έπειτα την ενέργεια. Ή, καλύτερα, πρώτα ανακάλυψαν ότι υπάρχει "κάτι" που διατηρείται και, μετά, αυτό το ονόμασαν ενέργεια. Με άλλα λόγια ότι υπάρχει στη φυσική μια έννοια, που δηλώνει κάποια οντότητα που διατηρείται.
Αν είναι όντως έτσι τότε αυτή η έννοια δεν θα έπρεπε να διδάσκεται ούτε στα σχολεία ούτε πουθενά. Η "εμπειρία" αυτή των επιστημόνων μοιάζει λίγο "μεταφυσική", "εξωκοσμική". Πως να μεταδοθεί στους μικρούς μαθητές; Θα υπήρχε μια μικρή πιθανότητα να πιάσουν κάτι από αυτή την εμπειρία οι μαθητές, αν έκαναν σχετικά πειράματα, ή ακόμα αν διδάσκονταν μερικά από τα πειράματα που είχαν γίνει εκείνη την εποχή.
Θεωρώ ότι αν η "διατήρηση" είναι ιδιότητα της ενέργειας, θα μπορούσε να ανακαλυφθεί αυτή η ιδιότητα αφού πρώτα είχε θεμελιωθεί η έννοια της ενέργειας. Ο Α' νόμος της θερμοδυναμικής θεμελιώνει έξοχα την ενέργεια. Μας λέει ότι το dU είναι το άθροισμα των dq και dW. Μπορείς να τον διαβάσεις ως εξής αυτό το Νόμο: Σε κάθε σύστημα που ανταλλάσει έργο και θερμότητα με το περιβάλλον, υπάρχει μια συνάρτηση (η U) που το ολικό διαφορικό της είναι είναι ίσο με το άθροισμα των δυο στοιχειωδών ποσοτήτων.
Υπάρχει δηλαδή η συνάρτηση της ενέργειας και ξέρουμε πως υπολογίζεται το διαφορικό της. Τι άλλο χρειάζεται; Δεν ορίστηκε καλά;
Η διατήρηση της ενέργειας είναι υποπερίπτωση του Α' νόμου. Ισχύει όταν dW=0 και dQ=0. Στη γενική περίπτωση ισχύει ο Α' νόμος που καταχρηστικά λέγεται "διατήρηση της ενέργειας".
Η πρόταση "ενέργεια είναι η ικανότητα παραγωγής έργου" είναι χρήσιμη και πρέπει πάντα να διδάσκεται. Εγώ, από μαθητής, έτσι κατανοώ την ενέργεια. Ο φορτισμένος πυκνωτής μπορεί να παράγει έργο. Άρα έχει ενέργεια. Ο αγωγός που διαρρέεται από ρεύμα μπορεί να παράγει έργο. Άρα έχει ενέργεια. Το οπλισμένο ψαροντούφεκο (που είσαι ΚΥΡ…) μπορεί να παράγει έργο. Άρα έχει ενέργεια.
Όπως δίνουμε σήμερα την ενέργεια, καταλαβαίνει κανένας τίποτα;