by 
Σε τρέχουσα συζήτηση με το Γιάννη Κυριακόπουλο (εδώ) περί του έργου και της ενέργειας αποδείχθηκε (για άλλη μια φορά) ότι οι θέσεις μου δεν είναι κατανοητές. Γι΄ αυτό, και μετά από προτροπή του Γιάννη, αποφάσισα να κάνω ένα άρθρο που να διατυπώνονται οι θέσεις μου με σαφήνεια. Αν αυτό το κατάφερα, ας το κρίνουν οι αναγνώστες.
Το άρθρο σε .pdf εδώ.
Καλησπέρα Νίκο.
Ξέρω τη διαφωνία σου για τη συσχέτιση έργου και ενέργειας και την προτίμησή σου για τον ορισμό ότι η ενέργεια είναι η ικανότητα παραγωγής έργου.
Οπότε δίνω και τον αντίλογο, ένα άρθρο του Robert L. Lehrman:
Ενέργεια δεν είναι η ικανότητα παραγωγής έργου
Διονύση το είχα διαβάσει το άρθρο του Robert L. Lehrman. Εγώ δεν ισχυρίστηκα ότι αυτός ο ορισμός είναι ο κατάλληλος ορισμός για την ενέργεια. Στο άρθρο μου δεν έδωσα ορισμό αλλά έγραψα μια παράγραφο που θεωρώ ότι θεμελιώνει καλά την έννοια. Είναι παραλλαγή της θεμελίωσης που βρίσκει κανείς στα βιβλία θερμοδυναμικής (πχ C. J. Adkins) στο κεφάλαιο για τον πρώτο νόμο. Θεωρώ όμως ότι το να δώσουμε τον ορισμό: Ενέργεια είναι η δυνατότητα παραγωγής έργου στους μαθητές είναι ένας καλός τρόπος για να τους εισαγάγουμε αυτή την έννοια. Το χειρότερο είναι αυτό που κάνουν τα ελληνικά σχολικά εγχειρίδια που ούτε θεμελιώνουν την έννοια της ενέργειας ούτε την ορίζουν. Στη φυσική δεν υπάρχει έννοια που δεν θεμελιώνεται. Πως γίνεται να μετράμε ένα πράγμα και να έχουμε τύπους γι΄ αυτό, αν δεν το έχουμε θεμελιώσει;
Έχω ακούσει ότι το άρθρο του Robert L. Lehrman ήταν η αφορμή να εγκαταληφθεί ο παλιός ορισμός για την ενέργεια. Ένας ορισμός που είχε επικρατήσει διεθνώς για πολλά χρόνια. Πως έγινε και ένα άρθρο ενός ατόμου έκανε να καταρρεύσει ένας τόσο ισχυρός ορισμός; Μπορείς να μου το εξηγήσεις;
Νίκο:
Στη φυσική δεν υπάρχει έννοια που δεν θεμελιώνεται. Πως γίνεται να μετράμε ένα πράγμα και να έχουμε τύπους γι΄ αυτό, αν δεν το έχουμε θεμελιώσει;
Πως ορίσθηκε ο χρόνος;
Ως "αυτό που γράφει το ρολόι";
Βλέπω μεγάλη ποικιλία.
Από τον Ανδρέα.
Από το κείμενο του Νίκου.
Από το καλό άρθρο που επεσύναψε ο Διονύσης.
Από τον Αλεξόπουλο που λέει ότι "Ενέργεια υλικού σημείου είναι το έργο που μπορεί να παράξει".
Σε ποιον απευθύνεται ποια προσέγγιση;
Λέμε στους μαθητές ότι "Ενέργεια είναι η ικανότητα παραγωγής έργου";
Λέμε ότι "Η Ενέργεια ενός συστήματος είναι ίση με το έργο που πρέπει να προσφέρουμε ώστε να φέρουμε το σύστημα στην κατάσταση αυτήν";
Δεν ορίζουμε την Ενέργεια και την "περιγράφουμε" τοπικά και τμηματικά, όπως (περίπου) οι Χαλιντέυ-Ρέσνικ;
Μέχρι σήμερα (μπορεί να μου προταθεί καλύτερη προσέγγιση) μιλώ για ένα γινόμενο που ουδείς μπορεί να αυξήσει (χρυσούς κανών) και ασχολούμαι με το έργο. Λέω ότι δεν ορίζεται η Ενέργεια, πάντως όταν προσφέρουμε έργο 10J σε ένα σύστημα αυξάνεται η ενέργειά του κατά 10 J και το αντίθετο.
Μετά δείχνω ότι η Κινητική Ενέργεια είναι ίση με 0,5m.υ.υ και η βαρυτική δυναμική με m.g.h.
Ακολουθούν γενικότητες με ηλεκροκινητήρες, θερμικές μηχανές,ξύλα που τρίβονται μεταξύ τους. Κατάλαβα πως κάτι κατάλαβαν.
Ενδιαφέρουσα η συζήτηση, όμως δεν έχω σοβαρότερη πρόταση.
Διάβασα το κείμενο του Ανδρέα. Υπάρχει μια διαρκής ανακατωσούρα μικροσκοπικών και μακροσκοπικών εννοιών. Συνιστώ να τον αποφεύγουμε.
Όμως έχει οριστεί η μονάδα χρόνου Γιάννη. Έχοντας ορίσει τη μονάδα χρόνο, μπορώ να ορίσω τον χρόνο. Αν η μονάδα χρόνου είναι ο χρόνος ανάμεσα σε μια πλήρη ταλάντωση του εκκρεμούς μήκους 1 μ., τότε ο χρόνος ανάμεσα σε δυο στιγμιαία γεγονότα είναι ίσος με το πλήθος ταλαντώσεων του εκκρεμούς 1μ. μεταξύ των γεγονότων.
Όχι δεν μπορείς. Μπορείς να συγκρίνεις, όχι να ορίσεις.
Όταν μου λες ότι έχω μάζα μεγαλύτερη 100 φορές από το κιλό δεν σημαίνει ότι όρισες τη μάζα.
Όταν μου λες ότι πέρασε χρόνος 10 φορές μεγαλύτερος από το δευτερόλεπτο δεν σημαίνει ότι όρισες τον χρόνο.
Όταν υπολόγισες ότι μια ενέργεια είναι 10J δεν σημαίνει ότι όρισες τι είναι ενέργεια.
Δες τι έγραψες πριν. Ο χρόνος ανάμεσα σε δύο γεγονότα είναι ίσος με το πλήθος των ταλαντώσεων….
Δηλαδή ορίζεται ο χρόνος ως πλήθος ταλαντώσεων;
Άλλο το "μετράται" και άλλο το "ορίζεται".
Η δύναμη μετράται και με δυναμόμετρο. Ορίζεται έτσι;
Το "θεμελιώνουμε" είναι δεόντως ελαστικό.
Ορίζεις το Joule ως 1Ν.1m. Μπορείς να πεις και διάφορα λόγια του τύπου:
-Ένα Joule είναι το έργο που παράγεται όταν δύναμη 1Ν ……
Αυτό σημαίνει ότι όρισες την ενέργεια;
Τότε να ορίσουμε τη μονάδα ροπής και έχουμε ορίσει την ροπή. Να πούμε ότι το φορτίο μετράται σε C και ορίσαμε το φορτίο.
Γιάννη διαφωνώ. Ένας άλλος τρόπος ορισμού της ενέργειας είναι να ορίσουμε το Joule, όπως για το χρόνο τον ορίζουμε ορίζοντας το sec. Για να ορίσουμε όμως το Joule θα πρέπει να δώσουμε έναν ορισμό που δεν θα διέφερε ουσιαστικά από τον ορισμό της ενέργειας.
ΥΓ Για να είμαστε ακριβείς δεν ορίζουμε, αλλά θεμελιώνουμε την έννοια της ενέργειας. Υπάρχει διαφορά.
Καλησπέρα Νίκο. Να προσθέσω στο πολύ ωραίο άρθρο σου και ένα αντίστοιχο του Παναγιώτη Κουμαρά, που βρίσκεται στην προσωπική σελίδα του Κώστα Παπαδάκη ( με την άδειά σου Κώστα…).
Τι διδάσκουμε για την ενέργεια
Ευχαριστώ Ανδρέα. Θα το διαβάσω.
Κατά τη γνώμη μου, στο λίγο χρόνο που έχουμε στην Α΄τάξη για να εισάγουμε την έννοια της ενέργειας και πρέπει να πάρουμε θέση, αφού στη συνέχεια θα χρησιμοποιούμε συνεχώς τον όρο, το σχολικό βιβλίο τη δίνει πολύ σωστά και περιεκτικά:
"Οι επιστήμονες ανέκαθεν αναρωτιόνταν με ποιον τρόπο θα μπορούσαν να υπολογίζουν την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα σε ένα άλλο, ή που μετατρέπεται από μια μορφή σε μια άλλη. Απάντηση στον προβληματισμό αυτό μπορεί να δοθεί με την εισαγωγή της έννοιας του έργου.
Συνήθως, όταν συμβαίνει μεταφορά ή μετατροπή ενέργειας, εμφανίζεται δύναμη, η οποία μετακινεί το σημείο εφαρμογής της, (εξαίρεση έχουμε στην περίπτωση που ενέργεια μεταφέρεται λόγω διαφοράς θερμοκρασίας). Παραδείγματος χάρη η δύναμη από τον άνθρωπο και τον άνεμο στα δυο πρώτα παραδείγματα, ή το βάρος του σώματος στο τρίτο παράδειγμα. Το γινόμενο της δύναμης αυτής επί τη μετατόπιση του σημείου εφαρμογής της είναι ακριβώς ίσο με την ενέργεια που έχει μεταφερθεί ή έχει μετατραπεί σε άλλη μορφή."
Ανδρέα, αυτό που με προβληματίζει είναι οτι εσύ θεωρείς και το άρθρο μου πού ωραίο και τα γραφόμενα του σχολικού σωστά. Θέλω να πιστεύω ότι δεν είσαι Δ.Π
Νίκο Δ.Π. τι σημαίνει; Μήπως …Διπλός Πράκτορας;
Διχασμένη Προσωπικότητα. Πρέπει να επιλέξεις εμένα ή το σχολικό.
Μα που διαφωνείς με τον ορισμό του Σχολικού, αφού γράφεις «Ενέργεια είναι η δυνατότητα παραγωγής έργου από το σύστημα»;
Αν και δεν διδάσκω στο Λύκειο, νομίζω ότι το σχολικό δεν δίνει αυτό τον ορισμό. Το σχολικό δεν δίνει κανέναν ορισμό.
Όχι Γιάννη, κάνεις μεγάλο λάθος. Το 1J.1N είναι μονάδα έργου. Δεν είναι μονάδα ενέργειας. Το πρόβλημα με τον ορισμό της μονάδας ενέργειας είναι ότι δεν μπορείς να την ορίσεις-θεμελιώσεις προτού ορίσεις-θεμελιώσεις την έννοια της ενέργειας. Αντίθετα, με την έννοια του χρόνου, ορίζεις πρώτα τη μονάδα και μετά το χρόνο.
Από το σχολικό
Τι είναι όμως η ενέργεια;
"Είναι μάλλον δύσκολο να δώσουμε έναν ορισμό που να την περιγράφει ακριβώς. Η προσπάθεια να οριστεί η ενέργεια ξεκινάει από την ανάγκη των μηχανικών στα πρώτα χρόνια της βιομηχανικής επανάστασης να συγκρίνουν την αποδοτικότητα των νερόμυλων, των ατμομηχανών, των ηλεκτρικών κινητήρων κ.τ.λ.
Σύμφωνα με τις εμπειρίες τους η αποδοτικότητα μιας μηχανής ήταν τόσο μεγαλύτερη, όσο μεγαλύτερο ήταν το γινόμενο του βάρους ενός σώματος επί την απόσταση που μπορούσε να μεταφέρει, ή να ανυψώσει η μηχανή το σώμα (έργο W). Έτσι όρισαν την ενέργεια σαν την ικανότητα παραγωγής έργου. Παρόλο, που ο ορισμός αυτός χρησιμοποιείται πολλές φορές ακόμη και σήμερα δε φαίνεται να είναι ικανοποιητικός."
Μπορεί να θέτει έναν προβληματισμό και καλά κάνει, αφού υπάρχουν και άλλες απόψεις, αλλά παίρνει κάποια θέση στο θέμα.
Από το κείμενο που παραθέτεις βλέπουμε ότι το σχολικό, κάνει μια αναφορά στην ιστορία της έννοιας, αναφέρει έναν παλιό ορισμό της ενέργειας και τον κρίνει ως μη ικανοποιητικό. Αλλά η άβυσος που με χωρίζει από τα γραφόμενα του σχολικού δεν έχει να κάνει με τη θέση που παίρνουμε σε σχέση με αυτόν τον ορισμό. Οι κύριες διαφωνίες μας είναι: