ΙΣΤΟΡΙΑ, ΦΙΛΟΣΟΦΙΑ & ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ

Αρχική » Γκουτζαμάνης Αθανάστιος, Πολάτογλου Χαρίτων

Γκουτζαμάνης Αθανάστιος, Πολάτογλου Χαρίτων

Η ιστορική διαδρομή από την πιεστική δύναμη στη διεύρυνση της έννοιας της πίεσης ως ενεργειακή πυκνότητα και η σημασία στη διδασκαλία

Η διδασκαλία της έννοιας της πίεσης είναι ετεροβαρής και παρουσιάζει αγκυλώσεις στην κατανόησή της, καθώς η πίεση παρουσιάζεται ως επέκταση της έννοιας της δύναμης, προκαλώντας έτσι αυτόματους συνειρμούς και συνδέσεις στους μαθητές με τη βιωματική τους εμπειρία, ενώ χρησιμοποιούνται απλοποιημένα παραδείγματα τα οποία εστιάζουν στην εξαγωγή εφαρμοστικών συμπερασμάτων, όπου γίνεται σύνδεση πίεσης και βάρους, πχ η αρχή λειτουργίας του υδραυλικού πιεστηρίου (Ιωάννου κα, 2013). Η εισαγωγή της πίεσης στο σχολικό εγχειρίδιο γίνεται σε περιβάλλον υγρού μέσω της υδροστατικής πίεσης (Αντωνίου κα, 2007), ενώ παρουσιάζεται ξανά στη θερμοδυναμική (Ιωάννου κα, 2013), όπου ζητείται για την επίλυση προβλημάτων χωρίς να γίνεται διερεύνηση εννοιών όπως η συμπίεση. Δεν γίνεται σύνδεση με τα προηγούμενα, ενώ ο όρος θεωρείται αυθαίρετα ως γνωστός, αποφεύγοντας οποιαδήποτε παράλληλη αναφορά, επικεντρώνοντας τη διδασκαλία σε υπολογιστικές ασκήσεις εφαρμογής του 1ου Θερμοδυναμικού Νόμου και της καταστατικής εξίσωσης των αερίων. Οι ευρέως χρησιμοποιούμενοι ορισμοί της πίεσης (P = F/s), τα παραδείγματα που επιλέγονται για να την παρουσιάσουν, αλλά και η γλώσσα που χρησιμοποιείται για να την περιγράψει, συχνά αποτυγχάνει να κάνει φανερή τη διάκριση μεταξύ της πιεστικής δύναμης και του βαθμωτού χαρακτήρα της ως ενεργειακή πυκνότητα (McCelland, 1987). Είναι αναγκαίο πλέον να γίνει μια προσπάθεια από το διδάσκοντα να εξηγήσει πώς στη Φυσική η ίδια λέξη προέκυψε να αναφέρεται σε ένα βαθμωτό μέγεθος που περιγράφει μια κατάσταση από ότι μια δύναμη όπως το βάρος. (Frontalli)

Στα πειράματα των Evangelista Torricelli (1608-1647), Blaise Pascal (1623-1662), Robert Boyle (1627-1691), Lorentzo Magalotti (1637-1712) το ζητούμενο είναι ο υπολογισμός του βάρους στήλης ρευστού, όπου επίσης γίνεται επέκταση του προβληματισμού από τα υγρά στα αέρια. Παρατηρείται παράλληλη αντιμετώπιση με κοινές αναλογίες, ενώ εντοπίζεται και ιστορικά η αναγκαιότητα της εισαγωγής της συμπίεσης στα αέρια και της εξάρτησής της από τη θερμοκρασία για την αντιμετώπιση των διαφορών λόγω της αέριας φάσης. (Pascal, B 1663, Boyle R 1662, Magalotti 1647, GalluzziTorrini 1975)

Στην παρούσα εργασία, παρουσιάζεται ιστορικά η πορεία της έννοιας μέσω των πειραμάτων και των μελετητών της, ακολουθώντας τα πειράματα που τη συνδέουν με τη δύναμη (το βάρος) και επεκτείνουν την αναλογία από τα υγρά στα αέρια. Τονίζονται τα αποτελέσματα και εκείνες οι παρατηρήσεις οι οποίες θεμελιώνουν ερωτήματα με τα οποία γίνεται η στροφή της προσοχής από την πιεστική δύναμη προς το βαθμωτό χαρακτήρα της και την αναλογία με χαρακτηριστικά πεδίου. Προτείνουμε την αξιοποίησή τους ώστε να γίνεται ξεκάθαρος ο βαθμωτός χαρακτήρας της έννοιας της πίεσης στο συνεχές μέσο αλλά και η συνάφεια που υπάρχει στη χρήση της έννοιας τόσο σε περιβάλλον υγρών όσο και αερίων, για να ξεπεραστούν τα προβλήματα που ανακύπτουν από τη μονοδιάστατη και αποσπασματική παρουσίαση της πίεσης που γίνεται σήμερα.