Hva er energi egentlig?

«Energi er det som får noe til å skje»

Dette er vel den enkleste forklaringen på hva energi er. Og det gjør ingenting å bruke denne forklaringen, selv om det kan argumenteres for at setningen ovenfor er bare en definisjon av hva vi legger inn i begrepet, og ikke en definisjon av begrepet selv. Man bruker setningen alltid innenfor en viss ramme, la oss si i klasserommet. Og da blir begrepet satt i kontekst og så fylt ut med mening.

Etter hvert i hvert fall. Det trengs jo litt tålmodighet.

Når man har kunnskap om energi, så har man faktisk kunnskap om fysikk. For fysikk handler på grunnleggende nivå bare om tre spørsmål:

  1. Hvor er energien?
  2. Hvor kom energien fra?
  3. Hva skjedde underveis?

Tenk på hvorfor det har seg, for eksempel, at vi kan se Jupiter på nattehimmelen. Jupiter er en planet som er rimelig langt borte for å uttrykke det forsiktig. Hva blir svarene til spørsmålene ovenfor?

  1. Energien sitter i lyset som treffer øyne våre.
  2. Energien kommer fra Sola som stråler ut lyset.
  3. Lyset traff Jupiter og ble spredt.
Hvor sitter energien? Hvor kom energien fra? Og hva skjedde underveis? Dette er en såkalt pitcher i amerikansk baseball. Pitchere er de menneskene i verden som klarer å kaste legemer, i dette tilfelle en liten ball, fortest. Hvordan og hvorfor mennesket klarer å legge så mye energi i ballen at den blir opptil 170 km/h raskt er det mange fysikere som synes er meget spennende.  Kilde: GNU Licensed (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Baseball_pitching_motion_2004.jpg)
Hvor sitter energien? Hvor kom energien fra? Og hva skjedde underveis? Dette er en såkalt pitcher i amerikansk baseball. Pitchere er de menneskene i verden som klarer å kaste legemer, i dette tilfelle en liten ball, fortest. Hvordan og hvorfor mennesket klarer å legge så mye energi i ballen at den blir opptil 170 km/h raskt er det mange fysikere som synes er meget spennende. Kilde: GNU Licensed (http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Baseball_pitching_motion_2004.jpg)

 

Et annet, mer jordnært eksempel er vist i bildet. Fysikken rundt baseballkasting er faktisk mer innviklet enn man skulle tro, selv om spørsmål 1 og 3 er greie: Energien er i bevegelsen til ballen, mens ballen fikk farta fordi den ble kastet. Men hvor var energien for å begynne med? Mennesker står jo stille før de begynner å vri seg på måten som er vist i bildet. Sitter energien i kroppen og venter på å bli sluppet fri? Det høres jo litt merkelig ut.

Det kan føles litt som om man har misforstått noe. Så, hva er energi?

Jeg har ikke noe svar.

«Takk for hjelpen» kan du si, og jeg skjønner deg godt. For vi er jo lærere og har en gruppe elever sittende foran oss som vi skal forklare energibegrepet til. Det står i læreplanen at elevene skal vite hva energi er og vi som lærere skal kunne teste om de vet. Vi kan ikke gjøre som Newton og tenke i andre baner til å begynne med. Eller kan vi det?

Igjen, jeg sitter ikke med fasiten. Men la oss undersøke hva som skjer når vi følger Newtons tanker.

Newton så på at legemet som ble sluppet fra en større høyde hadde større fart når den traff bakken, at farten/hastigheten økte under fallet. Dette er såpass intuitivt at jeg vil argumentere for at energibegrepet i denne sammenhengen egentlig ikke er så viktig. Vi kan vise elevene Newtons likninger og få dem til å regne uten energibegrepet.

kan vi innføre energi som et abstrakt begrep og gi en begrunnelse for en manglende definisjon: Vitenskap omhandler det som er kompleks og såpass innviklet at det er lett å miste oversikt. Når forskere møter noe nytt er det første de prøver å få oversikt over hva det er som ikke forandrer seg. Når man for eksempel bruker laser for hastighetsmålinger benytter man seg av at lysets hastighet ikke forandrer seg nevneverdig når lyset beveger seg gjennom luft. Så det er viktig å vite hva som forblir konstant.

Men vi kan jo ikke forvente at naturen nødvendigvis følger våre tankeganger[1]. Og det betyr at det som ikke forandrer seg ikke nødvendigvis trenger å være fenomener/uttrykk som vi mennesker synes det enkelt å gripe fatt i.

Energi er rett og slett et av disse fenomenene/uttrykk. Vi bruker det fordi energien ikke skal forandre seg uansett hva som skjer med det fysiske systemet vi betrakter. Og når vi først har begynt å bruke det vil vi gjenkjenne det etter hvert i alle slags sammenhenger som fallende epler, kjemiske reaksjoner, deformerte biler etter at ulykken var ute, biljard, planetbevegelser, kvantefysikk – eller baseball.

Fører dette til at elever vil ta en slik tilnærming for god fisk? Eller kan de testes rundt energi i et eksamen på denne måten? Jeg vet ikke. Men ut fra min egen erfaring er jeg rimelig sikker på at elevene har en bedre forståelse av hva energi er til slutt.

Hva synes dere?

(Takk til Hege-Merethe Strømdal)


[1] Dette kan være en viktig konklusjon i seg selv.


_tUzmqJUAlexander er fysiker, lærer og vitenskapsformidler som for tiden er ansatt ved det Nasjonale senteret for romrelatert opplæring ved Andøya Space Center. Han jobber også i Nordic ESERO. I hans tilfelle overlapper jobb og fritidsinteresser, mildt sagt, en god del, og det er han ganske så glad for. Men det betyr også at man burde poengtere at innholdet på denne bloggen er privat. Du kan følge Alexander på Twitter, Facebook og Google +.

1 Comment

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s