Parlando sempre di energia, si assume comunemente che tutti conoscano il suo significato. Tuttavia, il concetto di “energia” rimane in gran parte sfuggente. Quindi, siamo davvero sicuri di sapere cosa sia l’energia? In questo articolo, verranno presentate alcune riflessioni e poche formule che, in modo filosofico, cercheranno di gettare luce su questo argomento.
L’energia è un argomento di discussione quotidiano, sia nel contesto politico che quando si parla di batterie, ad esempio. Nonostante sia un concetto astratto, non può essere toccato, né ha odore o peso. Tuttavia, è estremamente concreto, in quanto ci costa molto, come si può notare dalla bolletta energetica. Inoltre, sappiamo tutti che senza energia, non avremmo auto, docce calde né smartphone. In poche parole, l’energia è ciò che ne rende possibile il funzionamento.
Secondo Richard Feynman, premio Nobel per la fisica ed autore di un celebre manuale, in fisica non si ha una vera conoscenza di cosa sia l’energia. Quest’affermazione potrebbe confondere, visto che parliamo continuamente di energia. Quindi, di cosa stiamo veramente parlando?
Cerchiamo di approfondire la questione e vediamo come la definisce il dizionario Treccani: “La capacità da parte di un corpo o di un sistema di compiere lavoro, sia come energia attiva, cioè quella in grado di svolgere un lavoro, sia come energia potenziale, cioè quella che può trasformarsi in energia attiva attraverso opportune trasformazioni. L’energia ha le dimensioni fisiche di un lavoro e si misura in joule nel sistema internazionale di unità di misura.” Il dizionario poi elenca diverse forme di energia, come l’energia cinetica, termica, chimica, elettromagnetica e della materia.
Tutte queste forme di energia sono definite da formule specifiche, che ometteremo per ragioni di brevità. Tuttavia, anche se tutto ciò è corretto, sembra che ci manchi qualcosa. Ad esempio, è possibile che l’energia di un sasso che rotola abbia la stessa natura del calore di una pizza? Cosa è esattamente questa entità che può presentarsi in così tante forme diverse, restando al contempo la stessa?
Ci viene assicurato che l’energia è sempre la stessa, non importa in quale forma si manifesti. Tuttavia, oggi non ci interessa spiegare questi concetti in modo didattico, descrivendo come l’energia si manifesti in modi diversi e spiegando le relative formule matematiche. Oggi vogliamo scoprire chi si cela dietro questa maschera, vogliamo capire cosa sia veramente l’energia in sé. Proveremo quindi a smascherarla, magari Feynman aveva torto…
Se fissiamo un sasso con lo sguardo, ovviamente non si muoverà. Ma se lo afferraimo e lo lanciamo, gli imprimeremo una certa accelerazione e quindi una certa velocità, in quanto avremo agito su di esso con una forza. In questo caso, noi stessi siamo la forza. Ma non appena smettiamo di spingerlo, cioè lo lasciamo andare, il sasso continuerà a muoversi con velocità costante per un po’ a causa dell’inerzia, poi cadendo a terra si fermerà, probabilmente a causa dell’attrito o di un ostacolo. Se fossimo nello spazio vuoto, lontani da tutto, il sasso continuerà il suo movimento mantenendo la sua velocità rettilinea costante, in base al principio di inerzia. Qui sulla Terra, invece, il sasso cade poco dopo averlo lasciato, a causa di una ben nota forza di gravità che lo spinge verso il basso. Questo ci fa capire che gli oggetti con massa accelerano o rallentano (o cambiano traiettoria) solo a causa di una forza.
I concetti di forza, massa e accelerazione sono facilmente comprensibili: per sollevare un oggetto pesante, è necessaria forza; se spingiamo un bambino sulla slitta con maggiore forza, la velocità aumenta. Anche il concetto di accelerazione e rallentamento è intuitivo. Possiamo immaginare un bambino che corre velocemente giù per una discesa, e la madre che gli grida di rallentare per evitare un incidente. Il bambino probabilmente rallenta un po’ per accontentare la madre, ma poi probabilmente accelererà nuovamente. Tutto ciò è abbastanza chiaro. Rallentando e accelerando: concetti popolari.
Quindi, abbiamo tre elementi: la forza, la massa e la velocità, che sono collegati tra di loro. Questa è la risposta scontata, sono effettivamente collegati.
La formula che li unisce rappresenta una delle scoperte più grandi nel pensiero scientifico ed è stata formulata da Isaac Newton (1642-1727) e Galileo (1564-1642) che ha gettato le basi del pensiero scientifico moderno in Europa. La formula è molto semplice: F = m * a, dove F è la forza, m è la massa e a è l’accelerazione. Questa formula è noto come la seconda legge di Newton o la legge fondamentale della dinamica. Possiamo anche riscriverla come a = F / m, che rende ancora più chiaro che più grande è la massa, più difficile è trasformare la forza in accelerazione. Questa formula definisce una regola universale di comportamento nel mondo naturale, che vale sempre e ovunque. Questa formula rappresenta una legge naturale, una legge della fisica. È interessante notare che questa scoperta è stata fatta solo alla fine del XVII secolo, mentre nel frattempo sono state costruite grandi opere come le piramidi egiziane, gli acquedotti romani e la cupola di Brunelleschi, al pari di numerosi progressi tecnologici come l’uso dei cannoni nell’esercito. Può significare qualcosa il fatto che la scienza e la tecnologia abbiano fatto enormi progressi da quando sono state fatte queste scoperte teoriche?
Tuttavia, nonostante la legge di Newton sembrasse sistemare tutto, sappiamo che ci sono ulteriori complicazioni. Man mano che si studiano
