Άσκηση αυτεπαγωγής

Συμφωνώ Βαγγέλη. Μόνο που εδώ είναι κάτι παραπάνω από έναν απλό συμβιβασμό. Περιγράφεται ένα κύκλωμα με πολύ απλά υλικά ( μηχανικός διακόπτης με μία μάνα και δύο θέσεις, πηνίο, πηγή, λαμπάκι ή αμπερόμετρο ) και ζητάει το τι θα συμβεί με την αλλαγή της θέσης του διακόπτη. Αυτό που θα συμβεί στην πράξη είναι ότι το ρεύμα θα μηδενιστεί ακαριαία, ότι πηνίο και να χρησιμοποιήσουμε . ΑΥΤΟ ΘΑ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΟΥΜΕ. Τώρα το πως θα ερμηνεύσουμε αυτή την παρατήρηση είναι μία άλλη ιστορία. Οπότε αν πούμε ότι θα παρατηρήσουμε κάτι άλλο, όπως πχ ότι το ρεύμα θα ελαττωθεί αργά (όπως θεωρείται η σωστή απάντηση), θα έχουμε κάνει λάθος. Άρα η άσκηση ούτως ή άλλως περιγράφει ένα εξωπραγματικό πείραμα και ζητάει την ερμηνεία του. Αυτή είναι η ένστασή μου.

Η παραπάνω άσκηση κάνει το ίδιο περίπου λάθος με την παρακάτω περίπτωση:

Η πρώτη δραστηριότητα του νόμου των αερίων της φυσικής κατεύθυνσης Β’ Λυκείου μας λέει το εξής:

Βυθίστε ένα καλαμάκι της πορτοκαλάδας μέσα σε ένα ποτήρι με νερό. Κλείστε το επάνω μέρος του με λίγη πλαστελίνη. Βγάλτε από το ποτήρι. Θα διαπιστώσετε ότι έχετε πάρει μαζί σας και μία ποσότητα νερού. …..Αναποδογυρίστε το καλαμάκι. Τώρα ο αέρας που έχει εγκλωβιστεί έχει μικρότερο όγκο. …Μετρήστε στις δύο περιπτώσεις τον όγκο.

Για να δούμε όμως πόση είναι η διαφορά των δύο όγκων;
Το ύψος του νερού στο καλαμάκι είναι περίπου 10cm. H ατμοσφαιρική πίεση αντιστοιχεί σε ύψος νερού περίπου 10m. Άρα μιλάμε για μεταβολή της πίεσης κατά 1/100. Η ίδια μεταβολή θα συμβεί και στον όγκο του εγκλωβισμένου αερίου όπως προβλέπεται από το νόμο του Boyle. Έτσι αν ο εγκλωβισμένος αέρας έχει μήκος 10cm μεταβολή του όγκου κατά 1/100 αντιστοιχεί σε μήκος 1mm μία μη παρατηρήσιμη μεταβολή.

ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ

Άρα πρόκειται για ένα στην κυριολεξία αποτυχημένο πείραμα. Μ άλλα λόγια η θεωρία μας προβλέπει ότι θα έχουμε μεταβολή του όγκου, αυτή όμως είναι τόσο μικρή που δεν είναι παρατηρήσιμη.

Αν λοιπόν κάναμε «φυσιολογική» φυσική, με την έννοια ότι διδάσκαμε τη φυσική με στόχο να ερμηνεύουμε αυτά που παρατηρούμε και όχι αυτά που δεν παρατηρούμε, η παραπάνω ερώτηση θα έπρεπε να τεθεί ως εξής: Αναποδογυρίζοντας το καλαμάκι σύμφωνα με τον νόμο του Boyle αυξάνεται η πίεση, αφού εκτός της ατμοσφαιρικής προστίθεται τώρα και η υδροστατική πίεση της υπερκείμενης στήλης νερού. Άρα αφού αυξάνεται η πίεση θα πρέπει να ελαττώνεται ο όγκος. Παρόλα αυτά δεν παρατηρούμε κάποια ελάττωση του όγκου. Γιατί;