Come spieghi a un bambino di cinque anni cos'è l'energia?

L'altro giorno ho detto a mio figlio di non sprecare acqua calda, poiché è uno spreco di energia. Ha quindi chiesto di cosa si tratta. Voglio spiegarlo bene, anche dal punto di vista fisico, poiché lo trovo importante. Cosa dovrei dirgli?

Aggiornamento:
grazie mille a tutti. L'energia sembra essere troppo astratta per spiegare a un bambino di 5 anni in termini di fisica. Non è assolutamente fatto in un giorno. Gli ho mostrato i contatori di gas, elettricità e acqua oggi e gli ho spiegato che dobbiamo pagare ciò che consumiamo e non possiamo spendere quei soldi altrove. Questo sarebbe il valore delle risorse, che conta davvero.

Nello spiegare l'energia, penso che la migliore risposta sia stata fargli sfregare le mani, convertendo la meccanica in energia termica. E su questa base si può iniziare a spiegare la conservazione dell'energia e le sue diverse forme. Molto più tardi, si può provare a spiegare che alcune forme di energia sono più versatili di altre e, se si ha una comprensione, perché.

Ancora una volta, grazie mille, controllerò la risposta che mi ha suggerito di mostrare i contatori, ma anche la maggior parte degli altri erano buoni.

Queste altre risposte sembrano troppo astratte per un bambino di 5 anni. Non credo sia ancora pronto per quello. Attenersi al visibile e al cemento. Portalo fuori e mostragli i cavi di alimentazione che vanno a casa tua, che portano nella tua scatola dei fusibili / metro.

Mostragli il metro in movimento. Spiegagli che esiste un'azienda che produce elettricità (non proprio le parole giuste scientificamente, ma teniamola semplice) e te la invia tramite quei cavi. Quei fili poi vanno in casa, alle prese dove si collegano le cose.

Cose come il frullatore; il computer e cose più grandi come il forno e lo scaldabagno. Mentre usi l'elettricità, il contatore conta quanto e quindi la compagnia ti invia una fattura. Mostragli il conto.

Se vuoi diventare un po 'più ecologico, menzionalo che l'azienda che produce l'elettricità lo fa bruciando carbone e vogliamo minimizzare anche questo.

L'energia è il potere di fare le cose. Sono sicuro che i tuoi 5 anni ne sono pieni. Quando è pieno di energia, può correre e giocare per ore intere e divertirsi. Quando si esaurisce, non può più farlo e ha bisogno di dormire e mangiare per accumularsi di più in modo da poter giocare di nuovo.

Esistono molti tipi di energia, come elettricità e calore. L'energia elettrica fa brillare le lampadine e fa funzionare la TV. Il calore rende l'acqua (o la casa in inverno) piacevole e calda. L'energia chimica (come ciò che "immagazziniamo" (cioè l'energia potenziale) nella benzina) ci consente di spostare le auto in modo da poter andare in luoghi più velocemente, come il parco o la casa della nonna. Ci sono molti altri tipi ed esempi di energia e come la usiamo.

Una volta che sa che l'energia ci permette di fare tutte queste cose meravigliose e che recuperare energia è difficile (ad esempio, se vuoi che l'energia giochi, devi mangiare e passare tutto quel tempo a dormire, oppure devi spendere soldi per comprare elettricità / benzina , ecc.) Dovrebbe essere abbastanza facile spiegare perché non vogliamo sprecare l'energia che ci siamo impegnati così tanto per ottenere.

Richard Feynman racconta questa storia in "Sicuramente stai scherzando, signor Feynman":

Era il genere di cose di cui mio padre avrebbe parlato: "Che cosa lo fa andare? Tutto va perché il sole splende". E poi ci divertiremmo a discuterne:

"No, il giocattolo va perché la molla è chiusa", direi.

"Come è finita la primavera?" avrebbe chiesto.

"L'ho liquidato."

"E come ti sei mosso?"

"Dal mangiare."

"E il cibo cresce solo perché il sole splende. Quindi è perché il sole splende che tutte queste cose si muovono." Ciò porterebbe il concetto attraverso quel movimento è semplicemente la trasformazione della potenza del sole.

Nota attentamente che il padre di Feynman non ha pronunciato la parola "energia". A giudicare dal primo capitolo dello stesso libro, quello era probabilmente intenzionale.

Ecco una spiegazione rivolto ai bambini in età scolare, che è probabilmente abbastanza semplice, anche se naturalmente è focalizzata su ciò che l'energia fa e ciò che usiamo per, piuttosto che ciò che l'energia è . Ma è probabilmente il migliore che farai capire loro a questa età.

L'energia fa il cambiamento

L'energia fa il cambiamento: produce un cambiamento di qualche tipo; fa le cose per noi. Usiamo l'energia per spostare le auto lungo la strada e le barche sull'acqua. L'energia viene utilizzata per cuocere una torta nel forno e per mantenere il ghiaccio congelato nel congelatore. Fornisce energia in modo che possiamo ascoltare le nostre canzoni preferite alla radio e illuminare le nostre case. L'energia fa crescere i nostri corpi e consente alle nostre menti di pensare. Gli scienziati definiscono l'energia come la capacità di lavorare.

L'energia si trova in molte forme diverse come luce , calore , movimento , suono e crescita .

"What Is Energy?", Infobook sull'energia primaria (p. 7), Progetto National Energy Education Development (NEED)

I miei bambini di sei e otto anni conoscono l'energia come "la capacità di lavorare" o, come ha detto AE, la capacità di cambiare qualcosa.

Rendi l'acqua più calda? Questo è cambiamento e richiede energia.

Fai rimbalzare più fotoni dalle pareti in modo che i nostri occhi possano raccogliere abbastanza fotoni per vedere? Quei fotoni si muovono molto velocemente, quindi ci vuole molto lavoro (energia) per spostarli.

Nota che ho dato due definizioni. Provo a farlo con la maggior parte dei principi (scientifici e morali) e poi mostro loro come entrambe le definizioni siano equivalenti. Questo rende più facile spiegare le cose da più angolazioni. Inoltre offre loro più strumenti per esplorare il mondo che li circonda e giungere alle proprie conclusioni. Quindi quando tuo figlio ti chiederà da dove viene l'energia per spingere l'acqua dal rubinetto così velocemente, sarai in grado di chiedere loro come si sono resi conto che richiede energia ed entrambi sarai orgoglioso!

Delle risposte esistenti penso che A E sia eccellente, aggiungerò semplicemente che potresti anche voler spiegare / enfatizzare che l'energia non è solo qualcosa che esiste che può essere consumato per vari scopi e quindi sta scomparendo postfazioni (ad esempio la prima legge di termodinamica).

Il carburante in un'auto è energia immagazzinata che si trasferisce in movimento, calore e suono. Il legno che viene bruciato si trasferisce nel calore e nella luce, a volte anche nel suono. Una palla spinta dal bordo del tavolo si trasforma in movimento e suono.

L'energia dell'elettricità che entra in casa si trasferirà sempre in qualcos'altro. Aiutalo a trovare esempi di questo da solo, per esempio

• TV - Luce, suono, calore
• Lavatrice - Motion
• Scaldabagno - Calore.

In ritardo al gioco, ma aggiungerò i miei 2 centesimi. Forse un lungo 2 centesimi.

Direi che l'energia è ciò che funziona. In termini che può capire per l'acqua calda, fagli strofinare le mani (palmo a palmo) fino a quando non si scaldano. (Puoi spiegare l' attrito in termini semplici o tenerti.) Quando si sfrega le mani, l'attrito le fa riscaldare. L'energia che usa per fare lo sfregamento delle mani viene convertita in calore . Le mani e le braccia di Limp non consumano energia e non lavorano. Lo spostamento di mani / braccia consuma energia e fa funzionare.

Probabilmente può capire intuitivamente il trasferimento di calore. Chiedigli di immaginare che avrebbe dovuto scaldare l'acqua strofinando le mani fino a quando non si sono riscaldate, quindi ha tenuto le sue mani su una nave d'acqua, ancora e ancora fino a quando l'acqua si è riscaldata abbastanza da fare il bagno. Ciò rappresenta un sacco di lavoro per riscaldare acqua. Non dovrebbe essere sprecato.

Ho scoperto che le lampadine chiare del candeliere su un dimmer erano ideali per prendere il concetto di lavoro / attrito = calore / luce.

Con una regolazione minima , si sta forzando l'elettricità (non è necessario spiegare tutto in una volta) attraverso un minuscolo filo metallico e che, come sfregarsi le mani, provoca il riscaldamento del filo (attrito). Riesce davvero a vedere il calore mentre il filo illumina un opaco, arancione scuro, e può sentire il calore sentendo il bulbo. Quando si accende l'interruttore, si forza più elettricità attraverso il filo, riscaldandolo ancora di più, fino a quando non si illumina di bianco caldo ed è troppo caldo per essere toccato. L'energia è stata trasformata in calore e luce.

Infine, spiega che ci sono bobine in uno scaldabagno e si applica lo stesso principio: l'energia guidata attraverso le bobine provoca calore, che riscalda l'acqua.

Il lavoro è buono e importante, ma il lavoro sprecato non aiuta nessuno.

Principalmente, questo funziona (non è previsto il gioco di parole) se viene utilizzato nella conversazione di tutti i giorni. Se hai una gamma elettrica, mostragli come si surriscaldano le bobine e perché (lo stesso del filamento di metallo in una lampadina.) Se sente la somma scaldarsi il viso, sente l'energia del sole come calore. Il sole emette luce, proprio come fa il filamento di filo. Finché è interessato, ci sono esempi ovunque di energia, lavoro, calore, luce, movimento (automobili, treni) e costruzione (bulldozer, carpentieri, gru, ecc. Quando invecchia, le tue spiegazioni possono diventare più sofisticate (piante fare lavoro - costruzione - per crescere e produrre cibo. L'energia per fare il lavoro proviene dal sole.) Gli elettroni si muovono attraverso le cose e le riscaldano e causano luce e funzionano. Chiamiamo quell'energia "elettricità" dopo il lavoro dell'elettrone. Se l'elettrone non si muove,

Anche la storia degli elettroni è divertente. La scienza è matura per lo studio intorno a noi.

movimento memorizzato

quando tiri su una matita e la lasci andare, inizia a muoversi

quando un bambino mangia un cioccolato, usa il cioccolato per alimentare i suoi movimenti

quando si collega un frullatore a una presa di corrente, utilizza l'energia nei fili (qualunque sia = P) per muoversi

quando metti gas in macchina, brucia il gas e si muove

quando si brucia qualcosa, rilascia "energia" e le cose intorno diventano calde (e il calore è una specie di movimento)

memorizzazione del movimento

quando, sdraiato, un bambino lancia una (piccola) palla, può vederla salire, fermarsi e tornare indietro. Sta immagazzinando il movimento in altezza e quindi riprendendolo dall'altezza (provalo tu stesso con una pallina di plastica. Sdraiati e lancialo in alto)

quando tiri una fionda, stai accumulando energia. Quando lo rilasci, la roccia si muove

quando comprimi una molla stai accumulando energia. Quindi lo rilasci e si sposta (attento con gli occhi = P)

la luce del sole riscalda le cose. quindi ha energia. le piante usano quell'energia per crescere ( https://www.youtube.com/watch?v=VZdi4fj-hWc ) - e questo è movimento. Ma mantengono un po 'di energia immagazzinata. Quindi arriva una mucca, mangia l'erba e la usa per muoversi. Poi veniamo a mangiare la mucca ... O forse la mucca muore, viene sepolta e si trasforma in petrolio, e quindi possiamo usare questo "succo di mucca" per alimentare un'auto (cioè per farla muovere )

se ti senti avventuroso ...

L'energia non può apparire dal nulla

https://www.youtube.com/watch?v=EZNpnCd4ZBo

La palla aveva un'altezza. Quella era energia. L'energia è diventata movimento, quindi il movimento è stato immagazzinato indietro (la palla è dall'altra parte). Poi la palla tornò: l'energia divenne movimento, e poi divenne altezza. Non toccherebbe mai il volto degli insegnanti, perché non finirebbe mai più in alto di quanto sia iniziato. Le cose più alte hanno più energia, più movimento immagazzinato . Perché la palla sia più alta, qualcos'altro avrebbe dovuto dargli energia extra. Ecco perché l'insegnante era così sicuro che la palla non si sarebbe toccata la faccia

Abbastanza divertente, ho appena pensato alla stessa domanda per me due giorni fa. La mia risposta astratta (sono un fisico) fu - senza consultare libri: "l'energia è la proprietà di un sistema fisico richiesta per invocare il cambiamento di stato di un sistema fisico. L'energia può essere trasferita da un sistema fisico a un altro (invocando il cambiamento di stato) e può essere conservato per un po ', ma mai distrutto ". Certo, questo sarebbe molto astratto per un bambino di 5 anni. Per una bambina di cinque anni, come mia figlia, direi:

L'energia è qualcosa dentro le cose che provoca il cambiamento. E prende forme diverse. Esempi: se corri, cambi la tua posizione e tu e il tuo corpo. Quindi hai energia di movimento (energia cinetica). Oppure può riscaldare le cose come una pentola d'acqua riscaldata sul fornello. Per esempio, può essere passato da una cosa all'altra per far muovere le cose: se si calcia una palla, l'energia del movimento del piede viene trasmessa dal piede alla palla. Nell'esempio di riscaldamento dell'acqua l'energia viene trasferita dal gas che brucia (energia chimica) alla pentola all'acqua causando le molecole d'acqua - mia figlia lo capisce già - a muoversi sempre più velocemente fino a quando non sono così veloci in modo da essere espulse dall'acqua come vapore.

Interessante: se si inizia a pensare a una cosa del genere, si nota quanto sia difficile spiegare ...

Se hai una torcia a carica (una torcia con un generatore manuale), puoi renderla molto semplice. Chiedi al bambino di girare la pedivella per caricare la batteria. Quindi chiedi loro come si sentirebbero se avessero acceso la manovella per un'ora, poi hanno visto qualcuno accendere la torcia, lasciarla accesa e andarsene.

Sia la fisica che l'inglese di questa risposta sono solidi. L'energia è stata utilizzata per girare la manovella. Far funzionare la torcia senza usarla è chiaramente uno spreco di energia. Inoltre, il bambino dovrebbe essere in grado di capire più facilmente cosa c'è che non va quando è stata sprecata la sua energia.

L'energia non è una cosa tangibile, non è qualcosa che puoi toccare, vedere, sentire, gustare o sentire, l'energia è un concetto, proprio come un numero è un concetto, proprio come la velocità è un concetto. Non è una cosa reale come un albero, un batterio, l'acqua o il sole.

E poiché l'energia è un concetto, è fuorviante e fonte di confusione usare un linguaggio come "energia dispersa", o dire che un oggetto "ha energia", perché come si fa a sprecare qualcosa che non è reale e come si fa un oggetto possiede qualcosa che non è reale?

Quindi non dire a tuo figlio che sprecare acqua calda è uno spreco di energia. Insegnagli invece cosa gli serve per poter avere acqua calda per la sua doccia. Potresti dover leggere un po 'da parte tua, ma entrambi imparerai qualcosa!

Digli che l'acqua viene trasportata a casa tua attraverso tubi sotterranei e quando arriva a casa e tuo figlio gira la manopola dell'acqua calda, quest'acqua viene riscaldata, di solito con gas o elettricità. (Se è interessato, questa potrebbe essere una buona opportunità per spiegargli come il gas e l'elettricità possono riscaldare l'acqua: il gas viene acceso e brucia; l'elettricità è un mucchio di minuscole particelle che si muovono all'interno di un materiale che fa riscaldare il materiale, e quando questo il materiale è vicino all'acqua, riscalda l'acqua).

Se il tuo scaldabagno funziona a gas naturale, digli che il gas viene estratto dalle profondità sottoterra, il che richiede molto sforzo e che non vi è una fornitura illimitata di gas sotto il suolo: il gas che viene bruciato non può essere utilizzato ancora.

Se il tuo scaldabagno funziona a elettricità, digli che per generare elettricità (cioè per far muovere il gruppo di minuscole particelle) le persone di solito bruciano carbone o bruciano gas. Proprio come il gas, il carbone è disponibile in quantità limitata (e bruciare carbone non fa bene all'ambiente: http://en.wikipedia.org/wiki/Coal#Environmental_effects ). Ci sono anche i combustibili nucleari radioattivi che arrivano anche in quantità limitata, ma sarebbe difficile spiegare a 5 anni come vengono usati.

In conclusione, ci vuole un grande sforzo da parte di molte persone per raccogliere risorse naturali che alla fine consentono a tuo figlio di avere acqua calda, queste risorse sono scarseggiate e più spreca acqua calda più consuma queste risorse limitate . Quindi non sprecando acqua calda pensa agli altri e non solo a se stesso.

Ora, se vuoi spiegare a tuo figlio il concetto fisico di energia, questo non è semplice. Come lo spiegheresti a un 30 anni?

Personalmente penso che staremmo meglio senza il concetto di energia. Il concetto non spiega nulla, peggio di quello che nasconde spiegazioni reali e dà alle persone l'illusione di aver capito qualcosa mentre in realtà non hanno capito nulla.

Per fare un esempio, spesso le persone dicono che una palla lanciata verso l'alto decelera durante la salita "perché" la sua energia cinetica viene convertita in energia potenziale, e quindi accelera sulla discesa "perché" la sua energia potenziale viene convertita in energia cinetica. Ma un concetto astratto non può essere la causa di nulla! Questo è chiamato l'errore di reificazione, l'errore logico di trattare un concetto come una cosa reale, come una causa.

All'interno della palla non c'è nulla di reale chiamato energia cinetica che viene convertita in un'altra cosa chiamata energia potenziale. La palla decelera durante la salita perché accelera verso la Terra e accelera durante la discesa perché continua ad accelerare verso la Terra. Quindi possiamo chiederci perché la palla acceleri verso la Terra, ma il concetto di energia non risponderà mai "perché" a nulla, può solo servire a descrivere "come". Le energie cinetiche e potenziali sono solo numeri che possiamo usare come intermediari nei calcoli. In effetti, potremmo riformulare l'intera scienza senza il concetto di energia e descrivere ancora l'universo in modo accurato.

Per fare un altro esempio (che il concetto di energia è una fonte di confusione e non spiega nulla), non sapevi come spiegare a tuo figlio qual è il concetto di energia, tuo figlio non ha capito cosa volevi dirglielo, e il concetto ti ha impedito di capire che tutto ciò che dovevi dirgli è che la Terra ha risorse limitate e sprecare acqua calda sta sprecando queste risorse.

Quindi, se dovessi spiegare cos'è l'energia, direi che è uno strumento matematico superfluo ampiamente utilizzato nella scienza e che è fonte di molta confusione.

Quando si sveglia al mattino, ha MOLTA ENERGIA! Vuole correre e giocare! Può farlo tutto il giorno! Ma lentamente, si stanca più corre. Alla fine della giornata, noterà che vuole dormire. Ha esaurito gran parte della sua energia!

Alcune persone lavorano molto duramente per produrre energia per riscaldare l'acqua, quindi non sprecarla！

L'energia è potenziale. Ci dà la possibilità di fare qualcosa di utile.

Quindi c'è energia che entra in casa e ha il potenziale per fornire luce, calore e movimento, ma fino a quando non la colleghiamo è solo potenziale.

Dopo aver acceso un interruttore o collegato la ventola, l'energia viene convertita in luce o movimento fino a quando non spegniamo l'interruttore o la ventola.

Hai energia: il tuo corpo converte il cibo in energia e lo immagazzina in zuccheri e grassi. Quindi, quando vuoi muovere il braccio o le gambe, il tuo corpo usa quegli zuccheri e quei grassi per far funzionare i muscoli.

La casa non usa cibo - ci sono aziende che forniscono energia da usare in fili e tubi, dandoci gas ed elettricità. L'acqua passa anche attraverso un tubo e usiamo un po 'di elettricità o gas per riscaldarlo.

Più acqua calda usi, più energia usa la casa per tenerla calda per te e più dobbiamo pagare queste aziende che alimentano la casa della sua energia.

Trova un gioco che utilizza un qualche tipo di energia, che si tratti di punti magici o energia del giocatore o velocità di corsa o qualcosa del genere.

I bambini si aggrappano ai giochi e si renderanno presto conto di non avere abbastanza energia per ogni singola cosa che vogliono fare. Una volta che hanno una buona conoscenza di questo concetto, puoi iniziare ad applicarlo a tutti i tipi di risorse limitate. Non vogliamo sprecare cibo perché la famiglia ha soldi limitati. Non vogliamo sprecare gas perché il mondo ha idrocarburi limitati (o come dici tu, petrolio grezzo da cui ricavare gas). Non vogliamo lasciare la TV accesa o acqua calda perché c'è una quantità limitata di energia, non importa da dove provenga.

Puoi spiegargli quale energia è abbastanza facile, ma ha bisogno di capire la gestione delle risorse prima di poter capire cosa sia davvero lo spreco. Come molti concetti difficili, i giochi trasmettono naturalmente queste lezioni in modalità che può comprendere.

Nel dizionario di Oxford ci sono due definizioni rilevanti: potenza derivata dall'uso di risorse fisiche o chimiche; o una proprietà della materia e delle radiazioni, manifestata come capacità di eseguire lavori.

La seconda definizione (di Fisica) richiede davvero (per qualsiasi comprensione) di continuare a spiegare come, ad esempio (e tra le altre cose), i fotoni interagiscono con gli elettroni. Dovresti fare ulteriori ricerche da solo per capire tutte le interazioni fisiche note o teorizzate.

La prima definizione è probabilmente meno tecnica, e se mi chiedessi cosa dire a un bambino di 5 anni, inizierei con questa definizione.

Spiegherei (per iniziare a fornire informazioni per la tua discussione sui "rifiuti") che, per ottenere queste "risorse" fisiche, è necessario svolgere grandi quantità di lavoro umano. Il gas, ad esempio, deve essere trovato, catturato e consegnato in una bottiglia a casa tua. Chiedi quanto pensano che sarebbe difficile.

E in realtà, fornire gas - o qualsiasi "risorsa energetica" utile - al prezzo che paghiamo richiede e ha richiesto enormi sforzi umani.

Si noti che c'è molta energia che non è utile per l'uomo: il Sole rilascia grandi quantità di radiazione con energia e la maggior parte di essa non viene utilizzata dall'uomo.

"Sprecare" energia - e ciò che potrebbe o non potrebbe davvero significare - è un argomento diverso di cui non hai veramente chiesto, quindi non ne discuterò qui.

Direi "Otteniamo energia dal mangiare cibo" e abbiamo bisogno di energia per andare in bicicletta o correre, ecc. Potrebbe facilmente capire che può giocare solo se abbiamo energia e se ne può mangiare in abbondanza mangiando.

Puoi dirgli che l'energia è come il cibo (o meglio ancora, i dolci) e dirgli (se capisce il concetto di denaro; che probabilmente capirà, perché i bambini di 5 anni sono già abbastanza cresciuti) che tu non posso comprare troppo cibo, perché i soldi potrebbero esaurirsi, ed è lo stesso per l'energia.
Quindi puoi solo dirgli che l'acqua, specialmente calda, costa molto denaro è sprecato.

Insegno ingegneria elettrica e fisica ai bambini di 5-7 anni. Sostituisco semplicemente la parola elettrone con la magia e l'energia con "la forza". più tardi, quando vogliono discutere con me, possiamo discuterne ulteriormente. Cerco di non lasciare che la lingua sia la barriera che impedisce ai bambini di apprendere e di essere osservatori.

Cerco di insegnare una prospettiva applicata e osservata della scienza, che risolva a fare cose divertenti con cui giocare, se sei un bambino. Lasciali osservare e fai errori / trova il modo di sfidarli a cambiare idea.

"Non esiste una cosa come la magia" proveniente dalla stessa persona che crede ancora nel coniglietto pasquale, cambia strega, fatina dei denti, Babbo Natale e mostri sotto il letto.

gira un interruttore della luce e dì ok, cosa ha fatto accendere quella luce se non magia?