Εάν θέλουμε η διδασκαλία της Φυσικής να συμβάλλει στην κατανόησή της είναι αναγκαίο να μεριμνούμε για την ΟΙΚΟΔΟΜΗΣΗ καθεμιάς από τις καινούριες έννοιες.

Το να παρουσιάζουμε την έννοια ΕΡΓΟ με τον γνωστό ορισμό δεν «αρκεί». Χρειάζεται να φωτίζουμε όσο γίνεται περισσότερο τη ΦΥΣΙΚΗ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ. Ένας τρόπος για να το πετύχουμε είναι πριν «απαγγείλουμε» τον ορισμό της έννοιας έργο να παρουσιάσουμε α. την εμπειρία του μοχλού, β. την εμπειρία των καυσίμων και γ. το ζήτημα της «μέτρησης» του ανθρώπινου κόπου

α. Η εμπειρία του μοχλού.

Να ξεκινήσουμε με την πανάρχαια εμπειρία του μοχλού και να δείξουμε ότι ενώ με ένα μοχλό μπορούμε να ΑΥΞΗΣΟΥΜΕ ΤΗΝ ΤΙΜΗ ΜΙΑΣ ΔΥΝΑΜΗΣ, κατά τη λειτουργία του όσο κερδίζουμε σε δύναμη θα το χάνουμε σε μετατόπιση. Μπορούμε με άλλα λόγια, προκειμένου να σηκώσουμε μια βαριά πέτρα, να ασκήσουμε μια δύναμη στο ένα άκρο του μοχλού και στο άλλο να 10πλασιαστεί η τιμή της δύναμης και να ανυψωθεί η πέτρα αλλά η ανύψωση την οποία θα πετύχουμε θα είναι 10 φορές μικρότερη από τη μετατόπιση την οποία εμείς πραγματοποιήσαμε.

Το γενικευμένο συμπέρασμα είναι ότι :

Με μια μηχανή μπορούμε να μεγαλώσουμε μια δύναμη,

αλλά καμία μηχανή ΔΕΝ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΜΑΣ ΜΕΓΑΛΩΣΕΙ

το γινόμενο «δύναμη επί μετατόπιση»

β. Η εμπειρία των καυσίμων

Για να ανυψώσουμε ένα βαρύ αντικείμενο με βενζινογερανό μπορούμε, μέσα από σχετικές μετρήσεις, να διαπιστώσουμε εμπειρικά ότι η ποσότητα καυσίμου που θα χρειαστεί να ξοδέψουμε είναι ανάλογη με το γινόμενο «βάρος του αντικειμένου επί το ύψος στο οποίο το ανεβάσαμε».

Και μπορούμε επίσης μέσα από σχετικές μετρήσεις να διαπιστώσουμε ότι η ποσότητα του καυσίμου δεν είναι ανάλογη προς το γινόμενο «δύναμη επί χρονικό διάστημα»

ούτε προς το γινόμενο «δύναμη επί ταχύτητα»

ούτε προς το γινόμενο «δύναμη επί τετράγωνο της μετατόπισης»

αλλά μόνο προς το γινόμενο «δύναμη επί μετατόπιση» .

Το γενικευμένο συμπέρασμα είναι ότι :

Το γινόμενο «δύναμη επί μετατόπιση» είναι ανάλογο με την ποσότητα καυσίμου που ξοδεύτηκε για να υπάρξει το γινόμενο

γ. Ο ανθρώπινος κόπος

Τη βαριά όμως πέτρα μπορεί να την σηκώσει και ένας άνθρωπος. Και η Φυσική έχει καταλήξει στο συμπέρασμα ότι για να τη σηκώσει ξοδεύει «κάτι» ανάλογο με τη βενζίνη που καταναλώνει η μηχανή Το γινόμενο δηλαδή «δύναμη επί μετατόπιση» μπορεί να μετρήσει το ανθρώπινο καύσιμο και κατά συνέπεια τον ανθρώπινο κόπο.

Και μας θυμίζει ότι

Ας μην ξεχνάμε ότι ο ανθρώπινος οργανισμός λειτουργεί, από τη σκοπιά του μυϊκού συστήματος, σαν μια μηχανή.

δ. Η έννοια ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. Για τη Φυσική το να πολλαπλασιάσουμε την ασκούμενη σε ένα σώμα δύναμη επί τη μετατόπιση του αντικειμένου είναι ένας απλός τρόπος για να υπολογίσουμε την ποσότητα ενός πολύ ενδιαφέροντος κάτι το οποίο ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΕΤΑΙ από αυτόν που ασκεί τη δύναμη ( άνθρωπο, μηχανή ) στο αντικείμενο. Και αυτό το κάτι το οποίο είναι ανάλογο προς την ποσότητα του καυσίμου το οποίο καταναλώνεται αποτελεί την ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ και λέγεται ΕΡΓΟ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ. Το γινόμενο «δύναμη επί μετατόπιση» αποτελεί ποσότητα μεταβιβαζόμενης ενέργειας.

Δυνάμεις που δεν «εργάζονται».

Για έναν πληρέστερο όμως ορισμό της έννοιας έργο θα χρειαστούμε, εκτός από την εμπειρία, και τη βοήθεια της Γεωμετρίας.

Η εμπειρία

α. Καθώς το αυτοκίνητο παίρνει στροφή χωρίς αυξομείωση της ταχύτητάς του μολονότι στο όχημα ασκείται δύναμη ( που λειτουργεί ως κεντρομόλος ) το καύσιμο που καταναλώνεται δεν χρειάζεται να είναι διαφορετικό από εκείνο για μία κίνηση με σταθερή ταχύτητα.

β. Όταν κάποιος μετακινείται σε οριζόντιο δρόμο ο κόπος για τη μετακίνησή του είναι περίπου μηδενικός, σε σχέση τουλάχιστον με τον αντίστοιχο για την μετακίνησή του σε μία ανηφοριά.

Η Γεωμετρία.

Στις παραπάνω περιπτώσεις η ασκούμενη στο σώμα δύναμη είναι κάθετη στην ταχύτητα του σώματος.

Σε μια ευθύγραμμη κίνηση εφόσον η ασκούμενη δύναμη είναι ΚΑΘΕΤΗ στη μετατόπιση, αυτός που ασκεί τη δύναμη μολονότι ασκεί δύναμη δεν μεταβιβάζει ενέργεια. Το έργο της δύναμης είναι μηδενικό

1. Ποια είναι η ιδιαίτερη σημασία του γινομένου « δύναμη x μετατόπιση » ;

2. Υπό ποιες προϋποθέσεις το έργο μιας δύναμης είναι ίσο με το γινόμενο «δύναμη επί μετατόπιση»;

3. Σε κινούμενο σώμα ασκείται μια δύναμη. Είναι σωστό να λέμε ότι το ΕΡΓΟ ΤΗΣ ΔΥΝΑΜΗΣ είναι ΜΕΤΑΒΙΒΑΖΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ;. Σε ποιον μεταβιβάζεται αυτή η ενέργεια; Από ποιον μεταβιβάζεται;

4. Είναι δυνατόν να ασκείται δύναμη σε κινούμενο σώμα και το έργο της να είναι μηδενικό;

και ΟΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ