Prezentacja fizyki na perpetuum mobile. Prezentacja na temat tworzenia perpetuum mobile. Piła wodna Villar d'Honnecourt z automatycznym podawaniem drewna

MBOUSOSH №11

Prezentacja do lekcji na temat: „Maszyna perpetuum mobile”

Ukończone przez: nauczyciel fizyki

Głuszkowa Tatiana Aleksandrowna

Nowoczerkask

CELE

EDUKACYJNY

EDUKACYJNY

ROZWIJAJĄCY SIĘ

Edukacyjny:

Zaangażowanie ucznia w aktywny proces poznawczy na temat „Perpetuum mobile”. Kształtowanie umiejętności w badaniu pojęć fizycznych w tym temacie.

Edukacyjny:

Kultywowanie uważnego, życzliwego podejścia do odpowiedzi kolegów z klasy, kultywowanie osobistej odpowiedzialności za wykonywanie pracy zbiorowej.

Rozwijanie:

Rozwijanie umiejętności i zdolności uczniów do pracy samodzielnej lub w grupie, poszerzanie horyzontów, zwiększanie erudycji, rozwijanie zainteresowań fizyką.

Podczas zajęć:

Od dawna wiadomo, że idea perpetuum mobile nie jest możliwa do zrealizowania, ale jest bardzo ciekawa i pouczająca z punktu widzenia historii rozwoju nauki i techniki. W końcu w poszukiwaniu perpetuum mobile naukowcy byli w stanie lepiej zrozumieć podstawowe zasady fizyczne. Co więcej, wynalazcy perpetuum mobile są doskonałymi przykładami do badania pewnych aspektów ludzkiej psychologii: pomysłowości, wytrwałości, optymizmu i fanatyzmu.

Maszyna ruchu wiecznego ( z greckiego perpetuum mobile, perpetuum mobile)

Maszyna ruchu wiecznego ( Perpetuum mobilne) – urządzenie oparte na procesach mechanicznych, chemicznych, elektrycznych lub innych procesach fizycznych. Raz uruchomiona, będzie mogła działać w nieskończoność i zatrzymać się tylko wtedy, gdy zostanie wystawiona na działanie z zewnątrz.

Obecnie Indie są słusznie uważane za ojczyznę pierwszych maszyn perpetuum mobile.

Schematy pierwszych maszyn perpetuum mobile budowane były w oparciu o proste elementy mechaniczne, a nawet w późniejszych czasach zawierały dźwignie, które mocowano na obwodzie koła obracającego się wokół osi poziomej.

• Podnoszenie wody za pomocą śruby Archimedesa;
• Wzrost wody za pomocą naczyń włosowatych;
• Używanie koła z niewyważonymi ciężarami;
• magnesy naturalne;
• Elektromagnetyzm;
• Para lub sprężone powietrze.

Błędy perpetuum mobile

Zmiana energii wewnętrznej układu podczas jego przejścia z jednego stanu do drugiego jest równa sumie pracy sił zewnętrznych i ilości ciepła przekazanego do układu i nie zależy od sposobu, w jaki odbywa się to przejście na zewnątrz. (Pierwsza zasada termodynamiki)

„Nie ma procesu okrężnego, którego jedynym skutkiem byłoby wytworzenie pracy poprzez schłodzenie zbiornika ciepła”

(Drugi początek

termodynamika)

Jest to postulat, którego nie można udowodnić w ramach termodynamiki. Powstał na podstawie uogólnienia faktów doświadczalnych i otrzymał liczne potwierdzenia eksperymentalne.

Maszyny perpetuum mobile dzielą się na dwie duże grupy:

Perpetuum mobile pierwszego rodzaju nie pobierają energii z otoczenia (np. ciepła), przy czym stan fizyczny i chemiczny jego części również pozostaje niezmieniony. Maszyny tego rodzaju nie mogą istnieć w oparciu o pierwszą zasadę termodynamiki.

Maszyny perpetum mobile drugiego rodzaju wydobywają ciepło z otoczenia i przekształcają je w energię ruchu mechanicznego. Takie urządzenia nie mogą istnieć w oparciu o drugą zasadę termodynamiki.

Najwcześniejsze informacje o maszynach perpetuum mobile.

Próby zbadania miejsca, czasu i przyczyny powstania idei perpetuum mobile to bardzo trudne zadanie. Najwcześniejsze informacje o perpetuum mobile to wzmianka, którą znajdujemy u indyjskiego poety, matematyka i astronoma Bhaskara . Tak więc Bhaskara opisuje rodzaj koła z długimi, wąskimi naczyniami, wypełnionymi do połowy rtęcią, przymocowanymi ukośnie wzdłuż krawędzi. Zasada działania tego pierwszego mechanicznego perpetuum mobile opierała się na różnicy momentów grawitacyjnych wytworzonych przez płyn poruszający się w naczyniach umieszczonych na obwodzie koła. Bhaskara uzasadnia obrót koła w bardzo prosty sposób: „Koło w ten sposób wypełnione płynem, zamontowane na osi leżącej na dwóch stałych wspornikach, obraca się samoczynnie w sposób ciągły”.

• Indyjskie lub arabskie perpetuum mobile.

• Indyjska lub arabska maszyna perpetum mobile z małymi ukośnie zamocowanymi naczyniami częściowo wypełnionymi rtęcią.

Wariant maszyny perpetuum mobile pochodzenia wschodniego.

Wariant maszyny perpetuum mobile pochodzenia wschodniego. Autor oparł się tutaj na różnicy w ciężarze właściwym wody i rtęci.

Koło z dźwigniami to typowy element maszyn perpetum mobile.

Koło z giętkimi ramionami przegubowymi to typowy element maszyn perpetum mobile, które później, na podstawie tego arabskiego projektu, oferowane były w wielu różnych wersjach.

Europejskie maszyny perpetuum mobile

Pierwszy Europejczyk, autor pomysłu „samochodu samobieżnego”, uważany jest za średniowiecznego architekta francuskiego. Villard d'Honnecourt pochodzi z Pikardii. Jego perpetuum mobile to hydrauliczna piła z automatycznym podawaniem drewna. Villar wyszedł z efektu grawitacji, pod wpływem którego rozkładały się przeciwwagi.

Piła wodna Villar d'Honnecourt z automatycznym podawaniem drewna

Pomysł wynalazcy: Na stojaku umieszczony jest silny magnes. Opierają się o nią dwa skośne niecki, jedno pod drugim, a górne koryto ma w górnej części mały otwór, a dolne jest zakrzywione na końcu. Jeśli mała żelazna kulka zostanie umieszczona na górnym rynnie, to pod wpływem przyciągania przez magnes potoczy się w górę, jednak po dotarciu do otworu wpadnie do dolnego rynny, toczy się w dół, unosi się wzdłuż końcowego zaokrąglenia i znowu spaść na górny zsyp. W ten sposób piłka będzie biegać nieprzerwanie, wykonując w ten sposób ciągły ruch.

Urządzenie zadziałałoby, gdyby magnes działał na metalową kulkę tylko podczas jej wznoszenia się na stojak wzdłuż górnego zsypu. Ale kula toczy się powoli pod działaniem dwóch sił: grawitacji i przyciągania magnetycznego. Dlatego pod koniec zjazdu nie uzyska prędkości niezbędnej do wzniesienia się wzdłuż zaokrąglenia dolnego rynny i rozpoczęcia nowego cyklu.

Próby stworzenia perpetuum mobile były podejmowane przez wynalazców w kolejnych czasach. W wielu projektach maszyny perpetuum mobile wykorzystują działanie grawitacji.

Koło z toczącymi się kulkami

Pomysł wynalazcy: Koło, w którym toczą się ciężkie kulki. W dowolnym położeniu koła, ciężarki po prawej stronie koła będą dalej od środka niż ciężarki po lewej stronie. Dlatego prawa połówka musi zawsze ciągnąć lewą połówkę i wprawiać koło w ruch. Więc koło musi się obracać w nieskończoność.

Dlaczego silnik nie działa: Silnik nie będzie działał, ponieważ takie mechanizmy mogą działać tylko kosztem początkowej dostawy energii zgłoszonej im przy rozruchu; gdy ta rezerwa zostanie całkowicie wyczerpana, perpetuum mobile zatrzyma się.

Łańcuch kulek na trójkątnym pryzmacie

Pomysł wynalazcy:Łańcuch 14 identycznych kulek jest rzucany przez pryzmat trójścienny. Po lewej są cztery kule, po prawej dwie. Pozostałe osiem piłek równoważy się. W konsekwencji łańcuch wejdzie w ciągły ruch w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Dlaczego silnik nie działa: Obciążenia wprawiane są w ruch tylko przez składową grawitacji równoległą do pochyłej powierzchni. Na dłuższej powierzchni jest więcej ciężarków, ale kąt nachylenia powierzchni jest proporcjonalnie mniejszy. Dlatego grawitacja ładunków po prawej stronie pomnożona przez sinus kąta jest równa grawitacji ładunków po lewej stronie pomnożonej przez sinus drugiego kąta.

Koło z rozkładanymi ciężarkami

Pomysł wynalazcy: Pomysł opiera się na zastosowaniu koła z niewyważonymi ciężarkami. Do krawędzi koła przymocowane są składane kije z ciężarkami na końcach. W dowolnym położeniu koła ciężarki po prawej stronie będą wyrzucane dalej od środka niż po lewej stronie; dlatego ta połowa musi pociągnąć za lewą i tym samym obrócić koło. Oznacza to, że koło będzie się obracać w nieskończoność, przynajmniej do momentu, gdy oś się postrzępi.

Dlaczego silnik nie działa: Ciężarki po prawej stronie są zawsze dalej od środka, ale nieuniknione jest, że koło będzie ustawione w taki sposób, że liczba tych ciężarków będzie mniejsza niż po lewej. Wtedy układ jest wyważony – w związku z tym koło nie będzie się obracać, ale po wykonaniu kilku kołysań zatrzyma się.

• Planety krążą wokół Słońca przez miliardy lat, będąc przykładem wiecznego ruchu. Zostało to zauważone dawno temu . Naturalnie naukowcy chcieli powtórzyć ten obraz w mniejszej skali, próbując stworzyć idealny model perpetuum mobile. Pomimo tego, że w XIX wieku udowodniono fundamentalną niewykonalność maszyny perpetuum mobile, naukowcy stworzyli tysiące wynalazków, ale nie mogli urzeczywistnić marzenia.

• Ihak- Rubiner F. Maszyna ruchu wiecznego. M., 1922.
• Ord-Hume A. Perpetum mobile. Historia obsesji. Moskwa: Wiedza, 1980.
• Michał S. Perpetuum mobile wczoraj i dziś. M.: Mir, 1984.
• Perelman Ya I. Zabawna fizyka. Książka. 1 i 2. M.: Nauka, 1979.

MOU Gimnazjum nr 7

Praca badawcza w fizyce

Czy można stworzyć perpetuum mobile?

Ukończył: uczeń klasy 10 "A"

Chrząszcz Daria

Kierownik: Dobrodumova Nadieżda Pietrowna

nauczyciel fizyki

Znaczenie

Teraz ludzkie życie wypełnione jest różnymi technologiami, które ułatwiają nam życie. Za pomocą maszyn człowiek uprawia ziemię, wydobywa ropę, rudę i inne minerały, przenosi itp. Główną właściwością maszyn jest ich zdolność do wykonywania pracy. Maszyna perpetuum mobile to taki wyimaginowany mechanizm, który stale się porusza, a ponadto wykonuje inną użyteczną pracę (na przykład podnosi ładunek). Dlatego ludzkość od wieków stara się stworzyć perpetuum mobile. Niestety, ze względu na dużą liczbę wniosków wynalazców o wydanie patentów na wynalezione przez nich niepracujące maszyny perpetum mobile, wiele krajowych urzędów patentowych i akademii nauk zagranicznych zdecydowało się nie przyjmować zgłoszeń wynalazków absolutny silnik do rozważenia, ponieważ jest to sprzeczne z zasadą zachowania energii.

Cel

Zbadanie możliwości stworzenia perpetuum mobile na przykładach niedziałających modeli perpetuum mobile.

Zadania

1) Przestudiuj literaturę na wybrany temat

2) Zbadanie najsłynniejszych modeli perpetum mobile, poznanie przyczyn ich kruchości

3) Wyciągnij wniosek na podstawie wybranego materiału.

Wprowadzenie, czyli znaczenie tworzenia perpetuum mobile

Co to jest perpetuum mobile?

Rodzaje modeli perpetuum mobile, techniki i ich kombinacje, na podstawie których projektuje się perpetuum mobile

17 najsłynniejszych perpetuum mobile i dlaczego nie działają

Prawa natury, wyłączając możliwość stworzenia perpetuum mobile

Próby stworzenia perpetuum mobile często prowadzą do owocnych odkryć

Perpetuum mobile to istnienie, któremu naukowcy nie zaprzeczają

Wniosek, czyli mój stosunek do podniesionego celu

Bibliografia

Wprowadzenie, czyli znaczenie tworzenia perpetuum mobile

Nowoczesne życie człowieka jest niemożliwe bez użycia szerokiej gamy maszyn, które ułatwiają mu życie. Za pomocą maszyn człowiek uprawia ziemię, wydobywa ropę, rudę i inne minerały, przenosi itp. Główną właściwością maszyn jest ich zdolność do wykonywania pracy.

Oto jak wybitny francuski inżynier, Sadi Carnot, pisał o znaczeniu perpetuum mobile dla ludzkości: zdolnej do rozwijania nieograniczonej siły napędowej, zdolnej sukcesywnie wyprowadzać z spoczynku wszystkie ciała natury, gdyby były w stanie spoczynku. to, łamiąc w nich zasadę bezwładności, jest w stanie w końcu wydobyć z siebie niezbędne siły, aby wprawić w ruch cały Wszechświat, podtrzymać i stale przyspieszać jego ruch. Takie byłoby rzeczywiście stworzenie siły napędowej. Gdyby to było możliwe, bezużyteczne byłoby szukanie siły napędowej w strumieniach wody i powietrza, w palnym materiale, mielibyśmy nieskończone źródło, z którego moglibyśmy czerpać bez końca.

W XII-XIII wieku rozpoczęły się krucjaty i ruszyło społeczeństwo europejskie. Rzemiosło zaczęło się szybciej rozwijać, a maszyny wprawiające w ruch mechanizmy zostały ulepszone. Były to głównie koła wodne oraz koła napędzane przez zwierzęta (konie, muły, chodzące w kółko byki). Powstał więc pomysł, aby stworzyć wydajną maszynę napędzaną tańszą energią. Jeśli energia jest pobierana z niczego, to nic nie kosztuje, a jest to ekstremalny szczególny przypadek taniości – na nic.

Idea maszyny perpetuum mobile stała się jeszcze bardziej popularna w XVI-XVII wieku, w dobie przejścia do produkcji maszynowej. Liczba znanych projektów perpetuum mobile przekroczyła tysiąc. Nie tylko słabo wykształceni rzemieślnicy marzyli o stworzeniu maszyny perpetuum mobile, ale także niektórzy wybitni naukowcy swoich czasów, ponieważ od tego czasu nie było fundamentalnego naukowego zakazu tworzenia takiego urządzenia.

Już w XV-XVII wieku dalekowzroczni przyrodnicy, tacy jak Leonardo da Vinci, Girolamo Cardano, Simon Stevin, Galileo Galilei, sformułowali zasadę: „Nie można stworzyć maszyny perpetuum mobile”. Simon Stevin był pierwszym, który na podstawie tej zasady wyprowadził prawo równowagi sił na pochyłej płaszczyźnie, co doprowadziło go w końcu do odkrycia prawa dodawania sił zgodnie z trójkątem reguła (dodawanie wektorów).

W połowie XVIII wieku, po wiekach prób stworzenia perpetuum mobile, większość naukowców zaczęła wierzyć, że nie da się tego zrobić. To był tylko eksperymentalny fakt.

Od 1775 roku Francuska Akademia Nauk odmówiła rozważenia projektów perpetuum mobile, chociaż nawet w tym czasie francuscy akademicy nie mieli solidnych podstaw naukowych, aby zasadniczo zaprzeczyć możliwości czerpania energii z niczego.

Niemożność uzyskania dodatkowej pracy z niczego została mocno uzasadniona dopiero stworzeniem i zatwierdzeniem „prawa zachowania energii” jako uniwersalnego i jednego z najbardziej podstawowych praw natury.

Najpierw Gottfried Leibniz w 1686 sformułował prawo zachowania energii mechanicznej. A prawo zachowania energii jako uniwersalne prawo natury zostało niezależnie sformułowane przez Juliusa Mayera (1845), Jamesa Joule'a (1843–50) i Hermanna Helmholtza (1847).

Co to jest perpetuum mobile?

Perpetuum mobile (łac. perpetuum mobile) to wyimaginowany, ale niewykonalny silnik, który po uruchomieniu działa przez nieskończenie długi czas. Każda maszyna działająca bez dopływu energii z zewnątrz, po pewnym czasie całkowicie zużyje swój zapas energii na pokonanie sił oporu i musi się zatrzymać, gdyż dalsza praca oznaczałaby pozyskiwanie energii z niczego.

Wielu wynalazców próbowało zbudować maszynę - perpetuum mobile zdolną do wykonywania użytecznej pracy bez żadnych zmian wewnątrz maszyny. Wszystkie te próby zakończyły się niepowodzeniem. Perpetuum mobile to magiczny pomysł na odtworzenie tego wiecznego ruchu w sztucznej strukturze i sprawienie, by działał jak dżin z butelki. Nic dziwnego, że idea perpetuum mobile do dziś ma magiczny urok. Projekty perpetuum mobile wydają się wewnętrznie oczywiste dla zwykłego człowieka, zwłaszcza jeśli sam je wymyślił.

Rodzaje modeli perpetuum mobile, techniki i ich kombinacje, na podstawie których projektuje się perpetuum mobile.

Perpetuum mobile pierwszego rodzaju- wyimaginowana, nieprzerwanie działająca maszyna, która po uruchomieniu działałaby bez pobierania energii z zewnątrz. Maszyna perpetuum mobile pierwszego rodzaju jest sprzeczna z prawem zachowania i transformacji energii i dlatego jest niemożliwa do zrealizowania.

Perpetuum mobile drugiego rodzaju wyimaginowany silnik cieplny, który w wyniku procesu okrężnego (cyklu) całkowicie zamienia ciepło otrzymane z jednego „niewyczerpanego” źródła (oceanu, atmosfery itp.) w pracę. Działanie maszyny perpetum mobile drugiego rodzaju nie jest sprzeczne z prawem zachowania i transformacji energii, ale narusza drugą zasadę termodynamiki, a zatem taki silnik nie jest możliwy. Można obliczyć, że przy ochłodzeniu oceanów tylko o jeden stopień możliwe jest uzyskanie energii wystarczającej do zaspokojenia wszystkich potrzeb ludzkości przy obecnym poziomie jej zużycia przez 14 000 lat.

Perpetuum mobile „trzeciego rodzaju”. Termin naukowy „perpetuum mobile trzeciego rodzaju” nie istnieje (to żart), ale wciąż są wynalazcy, którzy chcą wydobywać energię z „niczego”. Albo prawie nic. Teraz „nic” nazywa się „fizyczną próżnią” i chcą wydobyć nieograniczoną ilość energii z „fizycznej próżni”. Ich projekty są tak proste i naiwne, jak ich poprzedników, którzy żyli wieki temu. Nowe maszyny perpetum mobile nazwano „Elektrowniami Próżniowymi”; wynalazcy zgłaszają fantastyczną sprawność takich silników - 400%, 3000%! Niestety powstają one teraz w szanowanych biurach projektowych, co wskazuje na niedostateczne wyszkolenie współczesnych inżynierów w dziedzinie fizyki. Dyskusja o tym, dlaczego tak się dzieje, wykracza poza zakres naszego plakatu. Ale ci inżynierowie przynajmniej szczerze się mylą. Niestety istnieje inna kategoria twórców maszyn perpetuum mobile. To oszustowie, przebiegli i oszuści. Oto tylko dwa przykłady:

1. Leonardo da Vinci był nie tylko wspaniałym artystą, ale także inżynierem, organizatorem wczasów, atrakcji rozrywkowych. Przez kilka lat usilnie próbował też stworzyć maszynę perpetuum mobile i doszedł do wniosku, że to niemożliwe. Oto jego słowa, bardzo ważne dla zrozumienia problemu perpetuum mobile, wypowiedziane pod koniec XV wieku: „Poszukiwania konstrukcji wiecznego koła – źródła perpetuum mobile – można nazwać jednym z najbardziej bezsensowne urojenia człowieka. Przez wieki każdy, kto miał do czynienia z hydrauliką, maszynami wojskowymi itd., poświęcał mnóstwo czasu i pieniędzy na poszukiwanie perpetuum mobile. Ale z nimi wszystkimi stało się to samo, co z poszukiwaczami złota (alchemikami): zawsze było coś, co przeszkadzało w osiągnięciu sukcesu. Moja mała praca przyniesie im korzyść: nie będą już musieli uciekać przed królami i władcami bez spełnienia swoich obietnic. Pomimo tak jasnego zrozumienia niemożności stworzenia perpetuum mobile, w notatnikach Leonarda znajdują się wersety, które mówią, że był gotowy zaprezentować publiczności rzekomo „działający model” perpetuum mobile. W komentarzu do rysunku wyimaginowanej maszyny perpetum mobile Leonardo napisał: „Stwórz model w wielkiej tajemnicy i szeroko rozpowszechnij jego demonstrację”. Ta perpetuum mobile była oparta na prawie Archimedesa i, wiedząc, że silnik nie będzie działał, Leonardo zamierzał zorganizować niedostrzegalny przepływ „żywej wody” (to znaczy wprawić silnik w ruch przez niedostrzegalnie zorganizowany zewnętrzny przepływ wody). woda). Historycy spekulują, dlaczego Leonardo da Vinci uciekł się do oszustwa, ale fakt pozostaje. Nawet wielcy przyrodnicy często kierują się motywami nienaukowymi. Co możemy powiedzieć o zwykłych inżynierach, którzy bezinteresownie wierząc w swoje domysły, zostają wciągnięci w niebezpieczną grę z władzami, próbując zdobyć od nich fundusze na opracowanie własnych, w tym przypadku nierealnych, urządzeń. Często muszą „uciekać od królów i władców, nie dotrzymując obietnicy”.

2. Oto historia Piotra Wielkiego, który prawie kupił rzekomo perpetuum mobile za duże pieniądze. Piotr I był wybitnym organizatorem produkcji przemysłowej i stoczniowej. Zagłębiał się w szczegóły techniczne większości projektów i oczywiście niepokoił go też problem perpetuum mobile. W latach 1715-22 Peter włożył wiele wysiłku, aby kupić perpetum mobile dr. Orphyreusa. „Samobieżne koło” Orphyreusa było prawdopodobnie najbardziej udanym oszustwem wieczystym w historii. Wynalazca zgodził się sprzedać swój samochód tylko za 100 tys. efimki (talary), co wówczas było ogromną kwotą. Na początku 1725 r. car chciał osobiście obejrzeć perpetum mobile w Niemczech, ale wkrótce Piotr zmarł. Oto typowa ścieżka odnoszącego sukcesy inżyniera, który stał się, chciałoby się wierzyć w siłę okoliczności, oszustem. Orphyreus urodził się w Niemczech w 1680 roku, studiował teologię, medycynę, malarstwo i wreszcie zajął się wynalezieniem „wieczystego” telefonu komórkowego. Aż do śmierci w 1745 r. żył z przyzwoitych dochodów, które otrzymywał pokazując swój samochód najpierw na jarmarkach, a potem u potężnych mecenasów, takich jak król polski i landgraf Hesji-Kassel. Landgraf Hesji-Kassel zorganizował poważne testy dla perpetuum mobile Orphyreus. Silnik został zamknięty w pokoju i uruchomiony, a następnie pokój został zamknięty, zaplombowany i strzeżony. Dwa tygodnie później pokój został otwarty, a koło nadal kręciło się „z niesłabnącą prędkością.” Następnie landgraf zaaranżował kolejny test. Maszyna została ponownie uruchomiona i teraz przez czterdzieści dni nikt nie wszedł do pokoju. Po otwarciu pokoju maszyna dalej pracowała. Nieuczciwy wynalazca otrzymał dokument z Landgrave stwierdzający, że „perpetuum mobile” wykonuje 50 obrotów na minutę, jest w stanie podnieść 16 kg na wysokość 1,5 m, a także może napędzać miech i szlifierkę. Dlatego Piotr Wielki zainteresował się wspaniałą maszyną. Ale nie wszyscy wierzyli Orphyreusowi. Każdy, kto przyłapał go na oszustwie, otrzymywał bardzo dużą premię w wysokości 1000 marek. Ale, jak to często bywa, Orphyreus padł ofiarą domowej kłótni. Pokłócił się z żoną i jej służącą, które znały sekret „maszyny perpetuum mobile”. Okazuje się, że "perpetuum mobile" rzeczywiście została wprawiona w ruch przez ludzi niepostrzeżenie ciągnących za cienki sznurek. Ci ludzie byli bratem wynalazcy i jego pokojówką. Orphyreus był rzeczywiście bardzo dobrym wynalazcą i osobą ryzykowną, jeśli mógł ukryć tych ludzi w zamkniętym pomieszczeniu Landgrafa Hesji-Kassel przez kilka tygodni. W końcu musieli nie tylko coś zjeść, ale także po prostu iść do toalety. Charakterystyczne jest, że Orphyreus uparcie twierdził, że jego żona i służba donosili o nim ze złośliwości: „cały świat jest pełen złych ludzi, w których trudno uwierzyć”. Wysłannik Piotra Wielkiego, bibliotekarz i naukowiec Schumacher, który przygotowywał umowę z Orphyreusem, napisał do Piotra, że ​​francuscy i angielscy naukowcy „szanują wszystkie te powtarzające się telefony komórkowe i mówią, że są sprzeczne z zasadami matematycznymi”. Sugeruje to, że już sto trzydzieści lat przed sformułowaniem prawa zachowania energii większość naukowców była przekonana, że ​​nie da się stworzyć maszyny perpetuum mobile.

Maszyny perpetuum mobile są zwykle projektowane przy użyciu następujących technik lub ich kombinacji:

jeden). podnoszenie wody za pomocą śruby Archimedesa;

2). wzrost wody za pomocą naczyń włosowatych;

3). używanie koła z niewyważonymi ciężarkami;

cztery). magnesy naturalne;

5). elektromagnetyzm;

6). para lub sprężone powietrze.

17 najsłynniejszych perpetuum mobile i dlaczego nie działają

Projekt 1. Koło z toczącymi się kulkami

Pomysł wynalazcy: Koło, w którym toczą się ciężkie kulki. W dowolnym położeniu koła, ciężarki po prawej stronie koła będą dalej od środka niż ciężarki po lewej stronie. Dlatego prawa połówka musi zawsze ciągnąć lewą połówkę i wprawiać koło w ruch. Więc koło musi się obracać w nieskończoność.

Chociaż odważniki po prawej stronie są zawsze dalej od środka niż odważniki po lewej stronie, liczba tych odważników jest na tyle mniejsza, że ​​suma wag odważników pomnożona przez rzut promieni prostopadłych do kierunku grawitacji, po prawej i po lewej stronie, są równe (FiLi = FjLj) .

Projekt 2. Łańcuch kulek na trójkątnym pryzmacie

Pomysł wynalazcy:Łańcuch 14 identycznych kulek jest rzucany przez pryzmat trójścienny. Po lewej są cztery kule, po prawej dwie. Pozostałe osiem piłek równoważy się. W konsekwencji łańcuch wejdzie w ciągły ruch w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Dlaczego silnik nie działa: Obciążenia wprawiane są w ruch tylko przez składową grawitacji równoległą do pochyłej powierzchni. Na dłuższej powierzchni jest więcej ciężarków, ale kąt nachylenia powierzchni jest proporcjonalnie mniejszy. Dlatego grawitacja ładunków po prawej stronie pomnożona przez sinus kąta jest równa grawitacji ładunków po lewej stronie pomnożonej przez sinus drugiego kąta.

Projekt 3. „Ptak Hottabych”

Pomysł wynalazcy: Cienki szklany stożek z poziomą osią pośrodku jest wlutowany do małego pojemnika. Wolny koniec stożka prawie dotyka jego dna. Do dolnej części zabawki wlewa się trochę eteru, a górną, pustą, przykleja się na zewnątrz cienką warstwą waty. Szklanka wody jest umieszczana przed zabawką i przechylana, zmuszając ją do „wypicia”. Ptak zaczyna się pochylać i zanurzać głowę w szklance dwa lub trzy razy na minutę. Raz za razem, bez przerwy, w dzień i w nocy, ptak kłania się, dopóki w szklance nie zabraknie wody.

Głowa i dziób ptaka pokryte są watą. Kiedy ptak „pije wodę”, wata nasyca się wodą. Gdy woda wyparuje, temperatura głowy ptaka spada. Eter wlewa się do dolnej części ciała ptaka, powyżej której znajdują się opary eteru (powietrze jest wypompowywane). W miarę ochładzania głowy ptaka ciśnienie pary w górnej części spada. Ale ciśnienie na dole pozostaje takie samo. Nadmierne ciśnienie par eteru w dolnej części podnosi ciekły eter w górę rurki, głowa ptaka staje się cięższa i pochyla się w kierunku szkła.

Gdy tylko płynny eter dotrze do końca rurki, ciepłe opary eteru z dolnej części opadną do górnej części, ciśnienie pary wyrówna się i płynny eter spłynie w dół, a ptak ponownie uniesie dziób, podczas gdy wychwytywanie wody ze szkła. Ponownie zaczyna się parowanie wody, głowa stygnie i wszystko się powtarza. Gdyby woda nie wyparowała, ptak by się nie poruszał. W celu odparowania z otaczającej przestrzeni zużywana jest energia (skoncentrowana w wodzie i otaczającym powietrzu).

„Prawdziwa” maszyna perpetuum mobile musi działać bez wydatkowania energii zewnętrznej. Dlatego ptak Hottabycha nie jest tak naprawdę perpetuum mobile.

Projekt 4. Łańcuch pływakowy

Pomysł wynalazcy: Wysoka wieża wypełniona jest wodą. Przez bloczki zamontowane na górze i na dole wieży przerzucana jest lina z 14 pustymi sześciennymi skrzynkami o boku 1 metra. Pudła w wodzie, pod działaniem siły Archimedesa skierowanej w górę, powinny kolejno unosić się na powierzchni cieczy, ciągnąc za sobą cały łańcuch, a pudełka po lewej stronie opadają pod działaniem grawitacji. W ten sposób pudełka spadają na przemian z powietrza na ciecz i odwrotnie.

Dlaczego silnik nie działa: Pudełka wchodzące do cieczy napotykają bardzo silny opór ze strony cieczy, a praca nad ich wepchnięciem jest nie mniejsza niż praca wykonana przez siłę Archimedesa, gdy pudełka wynurzają się na powierzchnię.

Projekt 5. Śruba Archimedesa i koło wodne

Pomysł wynalazcy:Śruba Archimedesa, obracając się, podnosi wodę do górnego zbiornika, skąd wypływa z tacy strumieniem, który pada na łopatki koła wodnego. Koło wodne obraca kamień szlifierski i jednocześnie porusza, za pomocą szeregu kół zębatych, tę samą śrubę Archimedesa, która podnosi wodę do górnego zbiornika. Śruba obraca koło, a koło obraca śrubę! Ten projekt, wynaleziony w 1575 roku przez włoskiego mechanika Stradę Starszego, był następnie powtarzany w wielu odmianach.

Dlaczego silnik nie działa: Większość projektów perpetuum mobile faktycznie mogłaby działać, gdyby nie istnienie tarcia. Jeśli jest to silnik, to muszą być ruchome części, co oznacza, że ​​nie wystarczy, aby silnik sam się obracał: konieczne jest również generowanie nadmiaru energii, aby pokonać siłę tarcia, której nie można w żaden sposób usunąć.

Projekt 6. W oparciu o ruch Browna cząsteczek gazu.

Pomysł wynalazcy: Koło zapadkowe jest zamontowane na wale, a mały zatrzask (piesek) jest dociskany do niego przez sprężynę. Na drugim końcu wału zamontowane są cztery ostrza, które znajdują się w zbiorniku z gazem. Zrozumiałe jest, że urządzenie jest bardzo małe, w skali molekularnej, z dziedziny nanotechnologii. Cząsteczki gazu nieustannie i chaotycznie bombardują ostrza, powodując drganie wału w jednym lub drugim kierunku. Ale grzechotka może obracać się tylko w jednym kierunku, ponieważ pies nie pozwala mu skręcić w drugą stronę. Okazuje się, że koło będzie się stale obracać z powodu ruchów Browna cząsteczek gazu. Ta perpetuum mobile nie narusza prawa zachowania energii. Po prostu wykorzystuje energię ruchu termicznego cząsteczek.

Dlaczego silnik nie pracuje?: narusza drugą zasadę termodynamiki.

Projekt 7. Magnes i koryta

Pomysł wynalazcy: Na stojaku umieszczony jest silny magnes. Opierają się o nią dwa skośne niecki, jedno pod drugim, a górne koryto ma w górnej części mały otwór, a dolne jest zakrzywione na końcu. Jeśli, rozumował wynalazca, mała żelazna kulka B zostanie umieszczona na górnym rynnie, to dzięki przyciąganiu przez magnes A kulka potoczy się w górę; jednakże po dotarciu do otworu wpadnie do dolnego rynny N, potoczy się po nim, wbiegnie w górę zaokrąglonego D tego rynny i spadnie na górny syp M; stąd, przyciągnięty przez magnes, znów się zawija, znów spada przez otwór, znów stacza się i znów znajduje się na górnym rynnie, by znów zacząć się ruszać. W ten sposób piłka będzie stale biegać tam iz powrotem, wykonując „perpetum mobile”. Konstrukcja tej magnetycznej perpetuum mobile została opisana w XVII wieku przez angielskiego biskupa Johna Wilkensa.

Dlaczego silnik nie działa: Wynalazca pomyślał, że kula po zjechaniu po rynnie N do jej dolnego końca będzie miała jeszcze wystarczającą prędkość, aby podnieść ją w górę zaokrąglenia D. Byłoby tak, gdyby kulka toczyła się pod wpływem samej grawitacji: wtedy toczy się z przyspieszeniem. Ale na naszą piłkę działają dwie siły: grawitacja i przyciąganie magnetyczne. Ta ostatnia z założenia jest na tyle znacząca, że ​​może sprawić, że kulka uniesie się z pozycji B do C. Dlatego po rynnie N kulka będzie staczać się nie przyspieszona, ale powoli, a nawet jeśli dotrze do dolnego końca, to w każdym razie nie zgromadzi prędkości niezbędnej do podniesienia zaokrąglonego D.

Projekt 8. „Wieczne zaopatrzenie w wodę”

Pomysł wynalazcy: Ciśnienie wody w dużym zbiorniku musi stale przeciskać wodę przez rurę do górnego zbiornika.

Projekt 9. Automatyczne nakręcanie zegarka

Pomysł wynalazcy: Podstawą urządzenia jest wielkogabarytowy barometr rtęciowy: zawieszona w ramie miska z rtęcią oraz duża kolba z odwróconą do góry nogami rtęcią. Statki są zamocowane ruchomo jeden względem drugiego; gdy ciśnienie atmosferyczne wzrasta, kolba opada, a miska podnosi się, a gdy ciśnienie spada, odwrotnie. Oba ruchy powodują, że małe koło zębate obraca się zawsze w jednym kierunku i podnosi ciężarki zegara poprzez system kół zębatych.

Dlaczego nie jest to perpetum mobile: Energia niezbędna do działania zegarka jest „pobierana” z otoczenia. W rzeczywistości nie różni się to zbytnio od turbiny wiatrowej - poza tym, że ma ekstremalnie niską moc.

Projekt 10 Olej unoszący się z knotów

Pomysł wynalazcy: Ciecz wlewana do naczynia dolnego unosi się knotami do naczynia górnego, które posiada zsyp do spuszczania cieczy. Przez odpływ płyn spływa na łopatki koła, powodując jego obrót. Ponadto olej, który spłynął w dół, ponownie unosi się przez knoty do górnego naczynia. Dzięki temu strumień oleju spływającego zsypem na koło nie jest przerywany ani na sekundę, a koło musi być zawsze w ruchu.

Dlaczego silnik nie działa: Z górnej, zagiętej części knota ciecz nie spłynie. Przyciąganie kapilarne, pokonując grawitację, unosiło płyn w górę knota - ale ten sam powód utrzymuje płyn w porach mokrego knota, zapobiegając z niego kapaniu.

Projekt 11. Koło z rozkładanymi ciężarkami

Pomysł wynalazcy: Pomysł opiera się na zastosowaniu koła z niewyważonymi ciężarkami. Do krawędzi koła przymocowane są składane kije z ciężarkami na końcach. W dowolnym położeniu koła ciężarki po prawej stronie będą wyrzucane dalej od środka niż po lewej stronie; dlatego ta połowa musi pociągnąć za lewą i tym samym obrócić koło. Oznacza to, że koło będzie się obracać w nieskończoność, przynajmniej do momentu, gdy oś się postrzępi.

Dlaczego silnik nie działa: Ciężarki po prawej stronie są zawsze dalej od środka, jednak nieuniknione jest położenie koła, w którym ilość tych ciężarków jest mniejsza niż po lewej. Wtedy układ jest wyważony – w związku z tym koło nie będzie się obracać, ale po wykonaniu kilku kołysań zatrzyma się.

Projekt 12. Instalacja inżyniera Potapova

Pomysł wynalazcy: Hydrodynamiczna instalacja cieplna Potapova o współczynniku sprawności przekraczającym 400%. Silnik elektryczny (EM) napędza pompę (NS), wymuszając obieg wody wokół obwodu (pokazanego strzałkami). Obwód zawiera kolumnę cylindryczną (OK) i baterię grzewczą (BT). Koniec rury 3 można podłączyć do kolumny (OK) na dwa sposoby: 1) do środka kolumny; 2) styczna do okręgu tworzącego ścianę kolumny cylindrycznej. Przy podłączeniu zgodnie z metodą 1 ilość ciepła oddanego do wody jest równa (z uwzględnieniem strat) ilości ciepła wypromieniowanego przez akumulator (BT) do otaczającej przestrzeni. Ale jak tylko rura zostanie podłączona zgodnie z metodą 2, ilość ciepła emitowanego przez akumulator (BT) wzrasta 4-krotnie! Pomiary przeprowadzone przez naszych i zagranicznych ekspertów wykazały, że przy zasilaniu silnika elektrycznego (EM) 1 kW bateria (BT) daje tyle ciepła, ile powinno być uzyskane przy wydatku 4 kW. Przy podłączaniu rury zgodnie z metodą 2 woda w kolumnie (OK) otrzymuje ruch obrotowy i to właśnie ten proces prowadzi do zwiększenia ilości ciepła oddanego przez akumulator (BT).

Dlaczego silnik nie działa: Opisana instalacja rzeczywiście została zmontowana w NPO Energia i według autorów zadziałała. Wynalazcy nie kwestionowali poprawności prawa zachowania energii, ale argumentowali, że silnik czerpie energię z „fizycznej próżni”. Co jest niemożliwe, ponieważ fizyczna próżnia ma najniższy możliwy poziom energii i nie można z niej czerpać energii.

Najbardziej prawdopodobne wydaje się wyjaśnienie bardziej prozaiczne: następuje nierównomierne nagrzewanie się cieczy na przekroju rury, przez co występują błędy pomiaru temperatury. Możliwe jest również, że wbrew woli wynalazców energia jest „pompowana” do instalacji z obwodu elektrycznego.

Projekt 13. Połączenia prądnicy z silnikiem elektrycznym

Pomysł wynalazcy: Koła pasowe silnika elektrycznego i dynama są połączone paskiem napędowym, a przewody z dynama są połączone z silnikiem. Jeśli dynamo-maszyna otrzyma początkowy impuls, to generowany przez nią prąd, wchodzący do silnika, wprawi go w ruch; energia ruchu silnika zostanie przekazana przez pas na koło pasowe prądnicy i wprawi ją w ruch. Wynalazcy wierzą zatem, że maszyny będą się wzajemnie poruszać, a ruch ten nigdy się nie zatrzyma, dopóki obie maszyny się nie zużyją.

Dlaczego silnik nie działa: Nawet gdyby każda z podłączonych maszyn była w 100% sprawna, moglibyśmy sprawić, by poruszały się w ten sposób bez zatrzymywania się tylko w przypadku braku tarcia. Połączenie tych maszyn (ich "agregatu", w języku inżynierów) jest w istocie jedną maszyną, która sama wprawia się w ruch. W przypadku braku tarcia jednostka, jak każde koło pasowe, poruszałaby się w nieskończoność, ale z takiego ruchu nie można byłoby czerpać żadnych korzyści: wystarczyłoby zmusić „silnik” do wykonania pracy zewnętrznej, a natychmiast by się zatrzymał. Przed nami byłby perpetum mobile, ale nie perpetum mobile. W przypadku tarcia jednostka w ogóle się nie poruszała.

Projekt 14. Na podstawie śruby Archimedesa

Pomysł wynalazcy: Część LM to drewniany cylinder z wyciętym w nim spiralnym rowkiem. W urządzeniu cylinder ten jest zamknięty blaszkami AB. Trzy koła wodne oznaczone są literami H, I, K, a znajdujący się poniżej zbiornik wody jest oznaczony literami CD. Gdy cylinder się obraca, cała woda, która unosi się ze zbiornika, spłynie do naczynia E, az tego naczynia wyleje się na koło H, a zatem obróci koło i całą śrubę jako całość. Jeżeli jednak ilość wody spadającej na koło H jest niewystarczająca do obrócenia śruby, wówczas będzie można wykorzystać wodę spływającą z tego koła do naczynia F i opadającą dalej na koło I. W efekcie siła woda podwoi się. Jeśli to nie wystarczy, to wodę wlatującą do drugiego koła I można skierować na statek G i na trzecie koło K. Ta kaskada może być kontynuowana poprzez zamontowanie tylu dodatkowych kół, na ile pozwalają na to gabaryty całego urządzenia.

Dlaczego silnik nie działa: Urządzenie nie będzie działać z dwóch powodów. Po pierwsze, woda, która się podnosi, nie tworzy żadnego znaczącego strumienia, który następnie spływa w dół. Po drugie, przepływ ten, nawet w postaci kaskady, nie jest w stanie obracać ślimaka.

Projekt 15. Na podstawie prawa Archimedesa

Pomysł wynalazcy: Część drewnianego bębna osadzona na osi jest cały czas zanurzona w wodzie. Jeśli prawo Archimedesa jest prawdziwe, to część zanurzona w wodzie powinna unosić się w górę i gdy tylko siła wyporu jest większa niż siła tarcia na osi bębna, obrót nigdy się nie zatrzyma…

Dlaczego silnik nie działa: Bęben się nie poruszy. Kierunek działających sił będzie zawsze prostopadły do ​​powierzchni bębna, tj. wzdłuż promienia do osi. Każdy wie z codziennego doświadczenia, że ​​nie da się skręcić kołem przez przyłożenie sił wzdłuż promienia koła. Aby spowodować obrót, konieczne jest przyłożenie siły prostopadłej do promienia, czyli stycznej do obwodu koła. Teraz nietrudno zrozumieć, dlaczego i w tym przypadku próba wprowadzenia ruchu „perpetum mobile” zakończy się niepowodzeniem.

Projekt 16. W oparciu o przyciąganie magnesów

Pomysł wynalazcy: Stalowa kulka C jest stale przyciągana do magnesu B, który znajduje się tak, że pod jego wpływem obraca się koło ze szczelinami w obręczy. (Patrz rys.) Gdy kula się porusza, koło również się obraca.

Dlaczego silnik nie działa: grawitacja i przyciąganie magnetyczne równoważą się.

Projekt 17. Głośne zegarki

Ten „zegarek radowy” został publicznie zademonstrowany w 1903 roku przez Johna Williama Strutta (Lord Rayleigh). Rok później otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki.

Pomysł wynalazcy: Niewielką ilość soli radu umieszcza się w szklanej rurce (A), pokrytej na zewnątrz materiałem przewodzącym. Na końcu tuby znajduje się mosiężna nasadka, z której zwisa para złotych płatków. Wszystko to w szklanej kolbie, z której wypompowywane jest powietrze. Wnętrze stożka pokryte jest przewodzącą folią (B), która jest uziemiona przez drut (C).

Ujemne elektrony (promienie beta), które emituje rad, przechodzą przez szkło, pozostawiając centralną część naładowaną dodatnio. W rezultacie złote płatki, odpychane od siebie, rozchodzą się. Kiedy dotkną folii, następuje wyładowanie, płatki opadają i cykl zaczyna się od nowa. Okres półtrwania radu wynosi 1620 lat. Dlatego takie zegarki mogą działać przez wiele, wiele stuleci bez widocznych zmian.

Kiedyś zegarki radowe były prawdziwym perpetuum mobile, ponieważ natura energii jądrowej nie była znana i nie było jasne, skąd pochodzi energia. Wraz z rozwojem nauki stało się jasne, że prawo zachowania energii nadal obowiązuje, a energia jądrowa również przestrzega tego prawa, jak wszystkie inne formy energii.

Dlaczego silnik nie jest używany?: Moc tego silnika, wykonywana przez niego na sekundę, jest tak znikoma, że ​​żaden mechanizm nie może zostać uruchomiony. Aby osiągnąć wymierne efekty, konieczne jest posiadanie znacznie większej podaży radu. Jeśli pamiętamy, że rad jest niezwykle rzadkim i drogim pierwiastkiem, to zgadzamy się, że darmowy silnik tego rodzaju byłby zbyt rujnujący.

Prawa natury, które wykluczają możliwość stworzenia perpetuum mobile

Aby maszyna perpetuum mobile działała, musi sama zaopatrywać się w energię. Innymi słowy, musi wyprodukować go w wystarczających ilościach, nie mając żadnego zewnętrznego źródła. Wyobraź sobie, że musisz obliczyć bilans energii zużywanej na wykonanie tego lub innego rodzaju pracy, niezależnie od tego, czy jest to ruch liniowca oceanicznego, wbijanie gwoździ, czy latanie z prędkością ponaddźwiękową. W każdym razie ilość zużytej energii musi być zawsze równa ilości energii wytworzonej lub uwolnionej w wyniku pracy. Energia, którą luźno nazywamy utraconą, tak naprawdę nie znika. Po prostu przechodzi w inną formę, wykluczona jest natomiast możliwość jego dalszej przemiany w energię mechaniczną lub elektryczną. Dzieje się tak, ponieważ tarcie nagrzewa się, a część energii jest uwalniana w postaci ciepła. I to, ogólnie rzecz biorąc, dotyczy strat wszelkiego rodzaju energii, ponieważ ostatecznie zawsze zamieniają się one w ciepło. Tę samą ideę można wyrazić innymi słowami: we wszystkich przypadkach całkowita końcowa ilość energii jest równa jej całkowitej początkowej ilości. Energia nie powstaje i nie znika, ale przechodzi w inną formę, czasami mało użyteczną lub zupełnie bezużyteczną. Na przykład ciepło wytwarzane w silniku spalinowym jest zbędnym, a jednak nieuniknionym produktem konwersji energii. Można nim np. ogrzać wnętrze samochodu, ale niezależnie od tego, czy to zrobimy, czy nie, część pracy silnika i tak przeznaczymy na straty ciepła. Wszystko, o czym wspomniano powyżej, jest esencją najważniejszego prawa natury - prawa zachowania energii, czyli pierwszej zasady termodynamiki. Powiedzieliśmy już, że perpetuum mobile musi wykonywać użyteczną pracę bez zewnętrznych źródeł energii. Mówiąc najprościej, nie powinno się w nim spalać paliwa i nie należy do niego przykładać sił mechanicznych. Istnieje wiele dowodów na to, że to poszukiwanie tak niemożliwej do zrealizowania maszyny położyło podwaliny pod mechanikę jako naukę. Wielcy naukowcy z przeszłości przyjęli jako aksjomat niemożność stworzenia perpetuum mobile i w ten sposób pomogli przebić się kiełkom nowej nauki.

Czasami łatwo jest udowodnić bezwartościowość takiego czy innego projektu perpetum mobile i tym samym pokazać, że ten konkretny sposób jego realizacji nie przyniesie pożądanego rezultatu. Ale to wcale nie oznacza, że ​​możliwość skonstruowania perpetuum mobile innymi środkami jest automatycznie wykluczona. Dlatego, dopóki prawo zachowania energii nie zostało jasno sformułowane, niemożność stworzenia mechanicznej maszyny perpetum mobile, ustalona przez wieki doświadczeń, wcale nie oznaczała niemożności stworzenia, powiedzmy, silnika chemicznego. Oczywiście daremność poszukiwania wieczystego ruchu została dostrzeżona jeszcze zanim prawo to stało się własnością nauki. Opinia ta opierała się jednak nie na jakichś ogólnych przepisach, ale na analizie zasady działania poszczególnych „maszynek perpetuum mobile”. Uważne rozważenie kolejnego projektu zawsze ujawniało pewne błędy teoretyczne, przez które silnik nie mógł działać, a twierdzenia wynalazcy okazywały się nie do utrzymania.

Filozofowie, matematycy i inżynierowie przyczynili się do opracowania powszechnie obecnie akceptowanego kryterium niewykonalności wiecznego ruchu, które głosi niemożność tworzenia energii z niczego. Prawo zachowania energii stało się nieuniknioną przeszkodą dla wynalazców perpetuum mobile. I wszystkie próby pokonania tej przeszkody zakończyły się niepowodzeniem.Ale wkrótce sformułowano inne ogólne stanowisko, które nazwano drugą zasadą termodynamiki. Ten początek, nieco uproszczony, mówi, że ciepło nie może wzrastać spontanicznie; innymi słowy, jeśli bardziej nagrzane ciało zetknie się z mniej nagrzanym, to temperatury wyrównają się, a nie zwiększą ich różnicę. Zjawisko to (wyrównanie temperatury) przez długi czas nie miało żadnego teoretycznego wyjaśnienia. Po raz pierwszy sformułowane przez niemieckiego fizyka Rudolfa Juliusa Emmanuela Clausisa (1822-1888), drugie prawo termodynamiki było czysto empiryczne. Co prawda wskazywano na analogię między zmianą temperatury stykających się ciał a przepływem wody spływającej pod wpływem własnej grawitacji, ale sytuację komplikował fakt, że nie było możliwe ustalenie, jakie siły zewnętrzne kontrolują ten proces termiczny. Dlatego, choć eksperyment zawsze wykazywał spadek temperatury, aż do ostatniego ćwierćwiecza zeszłego wieku wyrażano wątpliwości co do uniwersalności drugiej zasady termodynamiki. Co więcej, niektórzy naukowcy próbowali udowodnić, że istnieją przypadki, które naruszają ważność tej zasady. W 1875 roku opublikowano słynną „Teorię ciepła” Maxwella, w której stwierdzono, że charakter działania drugiej zasady termodynamiki można wyjaśnić za pomocą następującego eksperymentu myślowego. Jeśli wyobrazimy sobie pewne urządzenie, które sortowałoby cząsteczki według ich prędkości, to byłoby możliwe ogrzanie połowy pewnej objętości gazu i schłodzenie drugiej połowy bez nakładu pracy i bez naruszania prawa zachowania energii. Rezultatem tego eksperymentu umysłowego będzie wzrost ciepła w jednej części naczynia za pomocą gazu i spadek w drugiej. Zmodyfikowana w ten sposób druga zasada termodynamiki nabrała raczej charakteru probabilistycznego niż deterministycznego. Pod koniec ubiegłego wieku fizycy Boltzmann i Planck położyli naukowe podwaliny pod to zagadnienie. W szczególności Boltzmann wykazał, że spontaniczne wyrównanie temperatur dwóch ciał jest wynikiem przejścia cząsteczek tych ciał ze stanu mniej prawdopodobnego do bardziej prawdopodobnego. Hipotetyczny transfer ciepła z mniej nagrzanego ciała do bardziej nagrzanego jest możliwy, ale mało prawdopodobny w świetle tych dowodów. Ten punkt można zilustrować prostym przykładem. Prawo dyfuzji gazów jest bardzo zbliżone do prawa wymiany ciepła, ponieważ w procesie dyfuzji cząsteczki gazu rozkładają się równomiernie. Jeśli na gaz nie będzie oddziaływać z zewnątrz, pojawi się tendencja do wyrównania jego gęstości. Byłoby co najmniej dziwne, gdyby gaz, który pierwotnie miał jednorodną gęstość, nagle zaczął gromadzić się w jednej części naczynia, pozostawiając niewypełnioną przestrzeń w drugiej części. Podobne, wysoce nieprawdopodobne zjawisko miałoby miejsce przy przechodzeniu ciepła z mniej nagrzanego ciała do bardziej nagrzanego ciała. Załóżmy teraz, że istnieje małe naczynie, które zawiera tylko dwie cząsteczki, po jednej w każdej połowie naczynia. Cząsteczki te są w ciągłym ruchu, uderzając w ściany i losowo przeskakując z jednej części naczynia do drugiej. W tym przypadku oczywiste jest, że istnieją cztery możliwe opcje rozmieszczenia cząsteczek w przestrzeni:

A--B, A--A, AB<--0, 0-->AB.

W dwóch z czterech wariantów w połowie naczynia występuje podciśnienie. Dlatego prawdopodobieństwo takiego zdarzenia wynosi 1/2 i możemy się spodziewać, że jedna część statku będzie pusta przez połowę czasu. Wraz ze wzrostem liczby cząsteczek prawdopodobieństwo pojawienia się próżni gwałtownie spada. Przy całkowitej liczbie cząsteczek równej n prawdopodobieństwo, że połowa naczynia będzie pusta, wyniesie (1/2)n-1. W praktyce liczba cząsteczek jest ogromna, więc prawdopodobieństwo takiego zdarzenia jest bliskie zeru. Tak więc w prawdziwym przypadku, gdy różnica ciśnień w dwóch połówkach jednego centymetra sześciennego gazu nie przekracza jednego procenta, prawdopodobieństwo próżni w dowolnej połowie tego sześcianu jest znikome, małe; takie wydarzenie może mieć miejsce raz na 101016 lat! I choć te argumenty wyglądają dość imponująco, jedna okoliczność wymaga wyjaśnienia. Nie należy sądzić, że skoro pojawienie się próżni jest tak rzadkim zdarzeniem, to na jej pojawienie się naprawdę trzeba czekać wiele milionów lat. Próżnię można wytworzyć nawet w minutę! Co więcej, próżnia może wystąpić dwukrotnie w ciągu minuty, ale przez bardzo krótki czas. Dr Hale z US Bureau of Standards zasugerował, że taki system dowodowy może doprowadzić nas do podobnego wniosku o możliwości wystąpienia zauważalnej różnicy temperatur spontanicznie występującej w określonej objętości gazu. Wiadomo, że temperatura zależy od prędkości ruchu jej cząsteczek. W temperaturze, którą zakłada się, że jest stała, prędkości poszczególnych cząsteczek gazu są dalekie od jednorodności. Jednak wszystkie są statystycznie rozłożone wokół wartości średniej, która zawsze pozostaje niezmieniona. Spójrzmy ponownie na mikroskopijne naczynie zawierające tylko cztery cząsteczki. Niech tym razem dwie cząsteczki F1 i F2 będą szybkie, a dwie inne cząsteczki S1 i S2 powolne. Zakładając, że nie ma zmian w gęstości gazu, otrzymujemy sześć różnych opcji rozmieszczenia cząsteczek w naczyniu:

F1S1 - F2S2F2S1 - F1S2F1S2 - F2S1F2S2 - F1S1S2S1 - F1F2F1F2 - S1S2

Pierwsze cztery przypadki to przypadki, w których temperatura gazu jest taka sama w obu połowach naczynia, ponieważ nowoczesne przyrządy pomiarowe podają wartość średnią. W dwóch ostatnich wariantach występuje różnica temperatur; prawdopodobieństwo ich wystąpienia dla czterech cząsteczek wynosi 1/3.

Wraz ze wzrostem liczby cząsteczek prawdopodobieństwo wystąpienia jakiejkolwiek zauważalnej różnicy temperatur w dwóch częściach naszego hipotetycznego naczynia gwałtownie spada. Należy również pamiętać, że w każdej objętości gazu, którego temperaturę jesteśmy w stanie zmierzyć lub kontrolować, temperatura każdej jego bardzo małej części stale zmienia się w stosunku do krzywej kalibracji przyrządu i generalnie gaz jest tak niejednorodna w temperaturze jak powierzchnia oceanu, nie jest całkowicie płaska.

Tak więc prawdopodobieństwo zauważalnej różnicy temperatur w gazie jest bardzo małe. Niemniej jednak istnieje, a zatem należy nie tylko rozpoznać możliwość przenoszenia ciepła z mniej nagrzanego ciała do gorętszego, ale także zgodzić się, że takie przejście odbywa się w sposób ciągły, choć w tak nieznacznej skali, że jesteśmy mało prawdopodobne, że będzie w stanie zaobserwować. Dlatego, jak przekonywał niemiecki filozof Carl Christian Planck (1819-1880), istnieje możliwość, choć bardzo mała, że ​​woda zamarznie w czajniku ustawionym nad ogniem.

Uznanie przez naukowców możliwości, po pierwsze, przeniesienia ciepła z mniej nagrzanego ciała do bardziej nagrzanego, a po drugie, wystąpienia nieznacznej, ale wciąż zauważalnej zmiany temperatury i gęstości, posłużyło za podstawę do dalsze rozumowanie. Pojawiło się pytanie, czy możliwe jest stworzenie urządzenia, w którym w wyniku takich zmian różnica temperatur stopniowo by się zwiększała, dzięki czemu możliwe byłoby wykonanie użytecznej pracy w przyszłości? To pytanie pojawiło się około osiemdziesięciu lat temu, a samo to hipotetyczne urządzenie weszło do nauki pod nazwą perpetuum mobile drugiego rodzaju. Otrzymał taką nazwę, ponieważ musiał wykonywać pracę bez generowania energii i wbrew drugiej zasadzie termodynamiki.

Projekt urządzenia po raz pierwszy zaproponował paryski Lippmann w 1900 roku, a następnie w 1907 roku Svedberg z Uppsali (Szwecja). W 1912 r. Smoluchowski opublikował szczegółowe omówienie teoretyczne tego problemu. Pokazał, że nie warto mieć nadziei, że za pomocą urządzenia zawierającego molekuły gazu uda się zgromadzić te rzadkie „odstępstwa” od drugiego prawa, gdyż samo każde takie urządzenie będzie podlegało zmianom na poziomie molekularnym. Ciągle postępująca redystrybucja prędkości molekuł zniszczy wszystkie spadki temperatury, które miały się kumulować w urządzeniu i są zasadniczo niezbędne do jego działania.

Ten dowód wydaje się być bardzo przekonujący, choć zniechęcający. Wynikający z tego wniosek jest godny uwagi: druga zasada termodynamiki dla długich okresów czasu obowiązuje tylko w sensie statystycznym.

Co ciekawe, trzynaście lat później, w marcu 1925 roku, w rozmowie z pracownikami Amerykańskiego Biura Standardów, profesor Debye powiedział: aby pogodzić zjawisko interferencji światła z teorią kwantową, należy przyjąć, że prawo zachowania energii jest prawdziwe tylko w sensie statystycznym. Jego zdaniem w bardzo krótkim czasie energia może powstać i przez długi czas jej średnia wartość pozostanie niezmieniona. Sugestia Debye'a zawiera dorozumianą wskazówkę, że ruch wieczny pierwszego rodzaju, to znaczy prawdziwe tworzenie energii, jest rodzajem „naukowego prawdopodobieństwa”, a nawet „możliwości”.

Próby stworzenia perpetuum mobile często prowadzą do owocnych odkryć

Doskonałym przykładem jest sposób, w jaki Stevin, wybitny holenderski naukowiec z przełomu XVI i XVII wieku, odkrył prawo równowagi sił na pochyłej płaszczyźnie. Ten matematyk zasługuje na znacznie większą sławę niż ten, który mu się przypadł, ponieważ dokonał wielu ważnych odkryć, z których teraz stale korzystamy: wynalazł ułamki dziesiętne, wprowadził użycie wskaźników do algebry, odkrył prawo hydrostatyczne, później ponownie odkryte przez Pascala.

Odkrył prawo równowagi sił na pochyłej płaszczyźnie, nie opierając się na zasadzie równoległoboku sił, tylko za pomocą rysunku, który jest tu odtworzony.

Łańcuch 14 identycznych kulek jest rzucany przez pryzmat trójścienny. Co się stanie z tym łańcuchem? Dolna część, zwisająca jak girlanda, jest sama w sobie równoważona. Ale czy pozostałe dwie części łańcucha się równoważą? Innymi słowy: czy dwie prawe kule są zrównoważone przez lewą czwórkę? Oczywiście tak - w przeciwnym razie łańcuszek zawsze biegłby sam od prawej do lewej, bo za każdym razem inne kulki byłyby umieszczane w miejscu zsuniętych kulek, a równowaga nigdy nie zostałaby przywrócona. Ale ponieważ wiemy, że rzucony w ten sposób łańcuch w ogóle się nie porusza, oczywiste jest, że dwie prawe kule są w rzeczywistości zrównoważone przez cztery lewe. Okazuje się, że to cud: dwie kule ciągną z taką samą siłą jak cztery.

Z tego wyimaginowanego cudu Stevin wydedukował ważne prawo mechaniki. Tak rozumował. Oba łańcuszki – zarówno długi, jak i krótki – ważą inaczej: jeden łańcuszek jest cięższy od drugiego tyle razy, ile dłuższy bok pryzmatu jest dłuższy od krótszego. Z tego wynika, że ​​na ogół dwa obciążniki połączone sznurem równoważą się na płaszczyznach pochyłych, jeżeli ich ciężary są proporcjonalne do długości tych płaszczyzn.

W szczególnym przypadku, gdy krótka płaszczyzna jest pionowa, otrzymujemy znane prawo mechaniki: aby utrzymać ciało na płaszczyźnie pochyłej, konieczne jest działanie w kierunku tej płaszczyzny siłą, która jest równa wielokrotnie mniej niż ciężar ciała, tyle razy długość samolotu jest większa niż jego wysokość.

Tak więc, w oparciu o ideę niemożliwości maszyny perpetuum mobile, dokonano ważnego odkrycia w mechanice. Ponadto Simon Stevin wykonał wiele głębokich, pionierskich prac w fizyce i matematyce. Uzasadnił i wprowadził do obiegu w Europie ułamki dziesiętne, pierwiastki ujemne równań, sformułował warunki istnienia pierwiastka w danym przedziale i zaproponował metodę jego przybliżonego obliczania. Stevin był prawdopodobnie pierwszym stosowanym matematykiem, który doprowadził swoje obliczenia do liczby. Aby rozwiązać konkretne problemy praktyczne, stale rozwijał informatykę stosowaną. Stevin przypisywał im także rachunkowość jako naukę o racjonalnym zarządzaniu, to znaczy stał u źródeł metod matematycznych w ekonomii. Stevin uważał, że „celem rachunkowości jest określenie całego bogactwa narodowego kraju”. Był nadinspektorem spraw wojskowych i finansowych wielkiego dowódcy, twórcy nowoczesnej regularnej armii Moritza z Orange. Jego stanowisko we współczesnych terminach to „Zastępca Komendanta ds. Logistyki”.

W Samarze mieszka interesująca osoba - wynalazca Aleksander Stiepanowicz Fabristow, który ma teraz ponad 80 lat. Już w młodości porwał go pomysł perpetuum mobile, skomponował wiele jej projektów, stworzył wiele sampli, ale wszystko się nie udało. I dopiero około 10 lat temu stworzył w końcu urządzenie, które nazywa „perpetum mobile”, a które, jak jest przekonany, jest w stanie generować „darmową” energię tylko dzięki siłom grawitacji. Jego urządzenie nie jest tak skomplikowane w konstrukcji i składa się z 8 metalowych „okularów” zamontowanych na poprzeczce, ołowianych narożników, grzechotki i dwóch łuków zębatych. „Szkło” przymocowane do poprzeczki porusza się po okręgu, przechodzi przez jeden łuk - kwadrat w środku porusza się i ramię mocy powiększa się. Przechodzi przez inny - plac wznosi się na swoje pierwotne miejsce. Okazuje się więc, że cztery „szklanki” po jednej stronie mają znacznie większą masę niż szkła po drugiej, ze względu na działanie sił grawitacyjnych. Niestety jego „maszyna perpetuum mobile” nie została opatentowana i nie została przetestowana, ponieważ nasz Rosyjski Instytut Badań Patentowych nie przyjmuje projektów takich silników do rozpatrzenia. Stworzenie prototypu jest niemożliwe dla samego wynalazcy i wydaje się nieprzyzwoite, aby przedsiębiorstwa przemysłowe angażowały się w różne wynalazki. Ale teoretycznie jest to silnik przyjazny dla środowiska, który nie psuje krajobrazu i przyrody, nie zanieczyszcza atmosfery.

Śledząc historię, można zauważyć, że niektórzy wynalazcy i naukowcy żarliwie wierzyli w możliwość stworzenia perpetuum mobile, podczas gdy inni uparcie się temu opierali, szukając coraz to nowych prawd. Galileo Galilei, udowadniając, że żadne ciężkie ciało nie może wznieść się ponad poziom, z którego spadł, odkrył prawo bezwładności. Tak więc korzyści dla nauki pochodziły zarówno od wierzących, jak i niewierzących. Znany fizyk, akademik Witalij Łazarewicz Ginzburg uważał, że w istocie idea perpetuum mobile jest naukowa. Niezależnie od tego, czy jest to złe, czy dobre, przygotowało podatny grunt dla przyszłych przyrodników do zrozumienia wyższych prawd. Jak powiedział tomski profesor, filozof A.K. Sukhotin: „… stale rozgrzewające zainteresowanie, idea perpetuum mobile stała się rodzajem ideologicznego silnika wiecznego spalania, wrzucania świeżych kłód do pieców, szukania myśli ”.

W międzyczasie, ze względu na dużą liczbę wniosków wynalazców o wydanie patentów na wynalezione przez nich maszyny perpetum mobile, wiele krajowych urzędów patentowych i akademii nauk zagranicznych (w szczególności Paryska Akademia Nauk przyjęła zakazu jeszcze w XVII wieku), postanowił w ogóle nie przyjmować do rozpatrzenia wniosku o wynalezienie silnika absolutnego, ponieważ jest to sprzeczne z prawem zachowania energii.

Boris Viktorovich Raushenbachh, światowej sławy sowiecki akademik w dziedzinie mechaniki, uważa takie decyzje organizacji naukowych za błędne i szkodliwe dla dalszego rozwoju nauki. Twierdzi, że nauka powinna dogłębnie badać, udowadniać i cierpliwie wyjaśniać, a nie tłumić, a co więcej, nie zakazywać żadnych wynalazków („nie zakładaj wodzy na działalność badawczą, gdziekolwiek jest ona wykorzystywana”). Oczywiste jest, że zasada zachowania energii nie może zostać zachwiana przez żadne projekty maszyn perpetuum mobile, ale możliwe są udoskonalenia, wyjaśnienie zakresu jej zastosowania i przecięcie z innymi zasadami fizycznymi. Odkryto na przykład, że to prawo łączy się z prawem zachowania masy, a takie przejawy sprzyjały głębszemu zrozumieniu tych dwóch praw.

Perpetuum mobile, którego istnieniu naukowcy nie zaprzeczają

Istnieje jedna prawdziwa perpetuum mobile, której istnieniu nauka nie zaprzecza. To jest sam wszechświat.

Według współczesnych koncepcji wszechświat miał początek. Wszystko zaczęło się od Wielkiego Wybuchu około 15 miliardów lat temu. Co się wydarzyło wcześniej? Nauka zwykle odpowiada, że ​​to pytanie nie ma sensu, ponieważ czas narodził się w tym samym czasie co Wszechświat i nie ma pojęcia „wcześniej” dla osobliwości Wielkiego Wybuchu, tak jak nie ma pojęcia „południa” dla osobliwości Wielkiego Wybuchu. Biegun południowy. Ta odpowiedź może cię nie usatysfakcjonować. Wtedy będziemy musieli wysłać cię do błogosławionego Augustyna. Mówią, że na pytania małowiernych, co Bóg uczynił, zanim stworzył czas, błogosławiony Augustyn odpowiedział, że Bóg zaplanował specjalne piekło dla tych, którzy później zadają takie pytania.

Po Wielkim Wybuchu i do tej pory Wszechświat cały czas się rozszerza. Podczas tej ekspansji energia wszystkich cząstek we wszechświecie maleje. Widać to w ten sposób. Wybierzmy bardzo dużą „komórkę kosmiczną” i zobaczmy, jak się rozszerza. Będą na nią wpływać inne części Wszechświata, bo np. światło emitowane przez te części po jakimś czasie trafi do naszej komórki kosmicznej. Jak uwzględnić ten wpływ? W dużej skali wszechświat jest jednorodny. Oznacza to, że światło emitowane przez inne komórki nie różni się od tego, które jest emitowane w naszej komórce (podobnie jak każda inna forma energii). Dlatego możesz mentalnie usunąć wszystkie inne komórki Wszechświata, ale wyobraź sobie, że nasza kosmiczna komórka jest otoczona idealnie odbijającymi ścianami, które odbijają wszystko, co jest emitowane lub porusza się wewnątrz komórki. W ten sposób wpływ innych części Wszechświata zostaje zastąpiony własnym wpływem zawartości komórki kosmicznej. Jeśli komórka jest wystarczająco duża, a wszechświat jest jednorodny, taka zamiana jest uzasadniona.

Ale promieniowanie wywiera nacisk na ściany komórki i, gdy się rozszerza, działa. Dlatego mieszkańcy komórki kosmicznej tracą energię, tak jak cząsteczki gazu tracą energię, gdy wypychają tłok z cylindra. Ale jest duża różnica. Energia cząsteczek jest zamieniana na energię kinetyczną cylindra. A w przypadku Wszechświata to samo dzieje się we wszystkich komórkach, wszystkie tracą energię. Gdzie idzie ta energia? Nigdzie. Uważa się, że prawo zachowania energii nie ma zastosowania do wszechświata jako całości.

Może to jednak oznaczać tylko niekompletność naszej wiedzy o wszechświecie. Niektórzy naukowcy uważają, że utracona energia zamienia się w energię grawitacyjną, a całkowita energia wszechświata jest nadal zachowana. Jednak definicja energii grawitacyjnej Wszechświata nie jest taka prosta i wciąż wywołuje gorącą debatę.

Wniosek, czyli mój stosunek do podniesionego celu

Perpetuum mobile - perpetuum mobile - romantyczny sen ascetów, którzy próbowali dać ludzkości nieograniczoną władzę nad naturą, upragnione źródło wzbogacenia dla szarlatanów i poszukiwaczy przygód; setki, tysiące projektów nigdy nie zrealizowanych; sprytne mechanizmy, które, jak się wydawało, miały zacząć działać, ale z jakiegoś powodu pozostały nieruchome; zepsute losy fanatyków, oszukane nadzieje patronów... Ale dlaczego to wszystko się wydarzyło? Z powodu nieznajomości elementarnych praw fizycznych, z powodu chęci uzyskania wszystkiego z niczego. Do tej pory urzędy patentowe otrzymywały zgłoszenia z urządzeniami będącymi w istocie maszynami perpetuum mobile. Podobno w samej idei perpetuum mobile kryje się jakaś tajemnica, coś, co sprawia, że ​​ludzie szukają i szukają jej sekretu. Ale najwyraźniej tak działa człowiek ...

Osobiście uważam, że stworzenie absolutnie perpetuum mobile jest niemożliwe ze względu na elementarne zasady fizyki. Ale stworzenie silnika, który będzie działał przez co najmniej sto lat bez przerwy, jest moim zdaniem dość ciekawym i możliwym do rozwiązania zadaniem.

Bibliografia

1. Ihak-Rubiner F. Perpetuum mobile. M., 1922.

2. O. F. Kabardin, Fizyka: Materiały odniesienia. M., 1991.

3. Krótki słownik politechniczny. M., 1956.

4. Ord-Khum A. Ruch wieczysty. M., 1980.

5. Perelman Ya I. Fizyka rozrywkowa. M., 1991.

Współczesna klasyfikacja maszyn perpetuum mobile. Perpetuum mobile pierwszego rodzaju to urządzenie zdolne do wykonywania pracy w nieskończoność bez nakładu paliwa lub innych zasobów energetycznych. Zgodnie z prawem zachowania energii wszelkie próby stworzenia takiego silnika są skazane na niepowodzenie. Niemożność wdrożenia perpetuum mobile pierwszego rodzaju postuluje się w termodynamice jako pierwsza zasada termodynamiki. Niemożność wdrożenia perpetuum mobile drugiego rodzaju postuluje się w termodynamice jako jedno z równoważnych sformułowań drugiej zasady termodynamiki.

Postulat Kelvina niemożliwe jest stworzenie okresowo pracującej maszyny, która wykonuje pracę mechaniczną tylko poprzez chłodzenie zbiornika ciepła, postulat Kelvina Clausiusa spontaniczny transfer ciepła z ciał zimniejszych do ciał cieplejszych jest niemożliwy.

Historia Obecnie Indie są uważane za ojczyznę pierwszych maszyn perpetum mobile. Tak więc Bhaskara w swoim wierszu z około 1150 roku opisuje rodzaj koła z długimi, wąskimi naczyniami, wypełnionymi do połowy rtęcią, przymocowanymi ukośnie wzdłuż krawędzi.

Awaria Geometria zębów jest taka, że ​​ciężarki po lewej stronie koła są zawsze bliżej osi niż ciężarki po prawej stronie. Zgodnie z intencją autora, zgodnie z prawem dźwigni, powinno to wprawić koło w stały obrót. Po obróceniu ładunki odchyliłyby się w prawo i zachowały siłę napędową dźwigni

Awaria Jeśli jednak takie koło zostanie wykonane, pozostanie nieruchome. Powodem tego jest to, że choć ciężarki po prawej stronie mają dłuższe ramię, to po lewej jest ich więcej. W rezultacie momenty sił po prawej i lewej stronie są równe

Awaria Rysunek przedstawia strukturę innego silnika. Autor postanowił wykorzystać prawo Archimedesa do generowania energii. Prawo jest takie, że ciała, których gęstość jest mniejsza niż gęstość wody, mają tendencję do unoszenia się na powierzchnię.Prawo Archimedesa Dlatego autor umieścił puste zbiorniki na łańcuchu i umieścił prawą połowę pod wodą. Wierzył, że woda wypchnie je na powierzchnię, a łańcuch z kołami będzie się w ten sposób obracać w nieskończoność.

Awaria W tym przypadku nie są brane pod uwagę: siła wyporu jest różnicą między ciśnieniami wody działającymi na dno i górę zanurzonego obiektu. W projekcie pokazanym na rysunku ta różnica będzie miała tendencję do wypychania tych zbiorników, które znajdują się pod wodą po prawej stronie rysunku. Ale na najniższy zbiornik, który zatyka otwór, zadziała tylko siła nacisku na jego prawą powierzchnię. I zrównoważy lub przekroczy siłę działającą na pozostałe zbiorniki.

Aby skorzystać z podglądu prezentacji, załóż konto (konto) Google i zaloguj się: https://accounts.google.com

Podpisy slajdów:

Perpetuum mobile (łac. Perpetuum Mobile) to wyimaginowane urządzenie, które pozwala uzyskać użyteczną pracę, która jest większa niż ilość przekazanej jej energii (sprawność przekracza 100%). Maszyna ruchu wiecznego

Czym są perpetuum mobile? Pytanie: Czym są perpetuum mobile? Odpowiedź: Brak. Ale mimo to istnieje klasyfikacja perpetuum mobile.

Perpetuum mobile (perpetuum mobile) - dzieli się na perpetuum mobile pierwszego i drugiego rodzaju. Powody, dla których nie można ich skonstruować, nazywamy pierwszą i drugą zasadą termodynamiki. Uświadomienie sobie, że stworzenie maszyny perpetuum mobile jest niemożliwe, skłoniło Paryską Akademię Nauk w 1775 r. do odmowy rozważenia wszystkich takich projektów (powodem było coś takiego: „nie ma freebie”).

Perpetuum mobile pierwszego rodzaju miała działać bez pobierania energii z otoczenia. Drugi rodzaj perpetuum mobile to maszyna, która redukuje energię rezerwuaru termicznego i zamienia ją w całości na pracę bez zmian w otoczeniu.

Model mobilny Perpetuum Na ryc. 1 przedstawia jeden z najstarszych projektów maszyny perpetuum mobile. Przedstawia koło zębate, we wgłębieniach, w których zamocowane są obciążniki na zawiasach. Geometria zębów jest taka, że ​​ciężarki po lewej stronie koła są zawsze bliżej osi niż po prawej stronie. Zgodnie z intencją autora, zgodnie z prawem dźwigni, powinno to wprawić koło w stały obrót. Podczas obrotu ładunki przechylałyby się w prawo i zachowują siłę napędową. Jeśli jednak takie koło zostanie wykonane, pozostanie nieruchome. Różnicową przyczyną tego faktu jest to, że chociaż ciężarki po prawej stronie mają dłuższą dźwignię, to po lewej jest ich więcej. W rezultacie momenty sił po prawej i lewej stronie są równe. Ryż. 1. Jeden z najstarszych projektów perpetum mobile

Arabska perpetum mobile Indyjska lub arabska perpetum mobile z małymi ukośnie zamocowanymi naczyniami częściowo wypełnionymi rtęcią.

Perpetuum mobile z magnesami trwałymi

Perpetuum mobile i prawo Archimedesa Na ryc. 2 przedstawia urządzenie innego silnika. Autor postanowił wykorzystać prawo Archimedesa do generowania energii. Prawo jest takie, że ciała, których gęstość jest mniejsza niż gęstość wody, mają tendencję do unoszenia się na powierzchni. Dlatego autor umieścił puste zbiorniki na łańcuchu, a prawą połowę umieścił pod wodą. Wierzył, że woda wypchnie je na powierzchnię, a łańcuch z kołami będzie się w ten sposób obracać w nieskończoność. Nie jest tu brane pod uwagę: siła wyporu to różnica ciśnień wody działających na dolną i górną część obiektu zanurzonego w wodzie. W projekcie pokazanym na rysunku ta różnica będzie miała tendencję do wypychania tych zbiorników, które znajdują się pod wodą po prawej stronie rysunku. Ale na najniższy zbiornik, który zatyka otwór, zadziała tylko siła nacisku na jego prawą powierzchnię. I przekroczy całkowitą siłę działającą na resztę czołgów. Dlatego cały system będzie po prostu przewijał się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aż woda się wyleje. Ryż. 2. Konstrukcja maszyny perpetuum mobile w oparciu o prawo Archimedesa

Kilka przykładów „maszyny perpetum mobile”

Koło z toczącymi się kulkami Pomysł wynalazcy: Koło z toczącymi się ciężkimi kulkami. W dowolnym położeniu koła, ciężarki po prawej stronie koła będą dalej od środka niż ciężarki po lewej stronie. Dlatego prawa połówka musi zawsze ciągnąć lewą połówkę i wprawiać koło w ruch. Więc koło musi się obracać w nieskończoność. Dlaczego silnik nie działa: Chociaż ciężarki po prawej stronie są zawsze dalej od środka niż ciężarki po lewej stronie, liczba tych ciężarków jest mniejsza niż tylko suma ciężarów pomnożona przez rzut promieni prostopadłych do kierunku grawitacji, po prawej i lewej stronie są równe (F i L i = F j L j).

Łańcuch kulek na trójkątnym pryzmacie Pomysł wynalazcy: Łańcuch 14 identycznych kulek jest rzucany na trójkątny pryzmat. Po lewej są cztery kule, po prawej dwie. Pozostałe osiem piłek równoważy się. W konsekwencji łańcuch wejdzie w ciągły ruch w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Dlaczego silnik nie działa: Tylko składowa grawitacji, która jest równoległa do pochyłej powierzchni, porusza ładunki. Na dłuższej powierzchni jest więcej ciężarków, ale kąt nachylenia powierzchni jest proporcjonalnie mniejszy. Dlatego grawitacja ładunków po prawej stronie pomnożona przez sinus kąta jest równa grawitacji ładunków po lewej stronie pomnożonej przez sinus drugiego kąta.

Już na początku XVII wieku wybitny holenderski fizyk i inżynier Simon Stevin (1548–1620), najwyraźniej pierwszy w historii, zrobił coś przeciwnego. Eksperymentując z trójściennym pryzmatem i łańcuchem 14 identycznych kulek, zasugerował, że maszyna perpetuum mobile jest w ogóle niemożliwa (jest to prawo natury) i wyprowadził z tej zasady prawo równowagi sił na płaszczyźnie pochyłej: siły grawitacji działające na obciążenia są proporcjonalne do długości płaszczyzn, na których leżą. Z tej zasady wyrosło wektorowe prawo dodawania sił oraz idea, że ​​siły powinny być opisywane przez nowy obiekt matematyczny - wektor. Ponadto Simon Stevin wykonał wiele głębokich, pionierskich prac w fizyce i matematyce. Uzasadnił i wprowadził do obiegu w Europie ułamki dziesiętne, pierwiastki ujemne równań, sformułował warunki istnienia pierwiastka w danym przedziale i zaproponował metodę jego przybliżonego obliczania. Stevin był prawdopodobnie pierwszym stosowanym matematykiem, który doprowadził swoje obliczenia do liczby. Aby rozwiązać konkretne problemy praktyczne, stale rozwijał informatykę stosowaną. Stevin przypisywał im także rachunkowość jako naukę o racjonalnym zarządzaniu, to znaczy stał u źródeł metod matematycznych w ekonomii. Stevin uważał, że „celem rachunkowości jest określenie całego bogactwa narodowego kraju”. Był nadinspektorem spraw wojskowych i finansowych wielkiego dowódcy, twórcy nowoczesnej regularnej armii Moritza z Orange. Jego stanowisko we współczesnych terminach to „Zastępca Komendanta ds. Logistyki”.

Pomysł wynalazcy „Hottabych Bird”: Cienki szklany stożek z poziomą osią pośrodku jest wlutowany do małego pojemnika. Wolny koniec stożka prawie dotyka jego dna. Do dolnej części zabawki wlewa się trochę eteru, a górną, pustą, przykleja się na zewnątrz cienką warstwą waty. Szklanka wody jest umieszczana przed zabawką i przechylana, zmuszając ją do „wypicia”. Ptak zaczyna się pochylać i zanurzać głowę w szklance dwa lub trzy razy na minutę. Raz za razem, bez przerwy, w dzień i w nocy, ptak kłania się, dopóki w szklance nie zabraknie wody.

Dlaczego nie jest to perpetuum mobile: Głowa i dziób ptaka są pokryte watą. Kiedy ptak „pije wodę”, wata nasyca się wodą. Gdy woda wyparuje, temperatura głowy ptaka spada. Eter wlewa się do dolnej części ciała ptaka, powyżej której znajdują się opary eteru (powietrze jest wypompowywane). W miarę ochładzania głowy ptaka ciśnienie pary w górnej części spada. Ale ciśnienie na dole pozostaje takie samo. Nadmierne ciśnienie par eteru w dolnej części podnosi ciekły eter w górę rurki, głowa ptaka staje się cięższa i pochyla się w kierunku szkła. Gdy tylko płynny eter dotrze do końca rurki, ciepłe opary eteru z dolnej części opadną do górnej części, ciśnienie pary wyrówna się i płynny eter spłynie w dół, a ptak ponownie uniesie dziób, podczas gdy wychwytywanie wody ze szkła. Ponownie zaczyna się parowanie wody, głowa stygnie i wszystko się powtarza. Gdyby woda nie wyparowała, ptak by się nie poruszał. W celu odparowania z otaczającej przestrzeni zużywana jest energia (skoncentrowana w wodzie i otaczającym powietrzu). „Prawdziwa” maszyna perpetuum mobile musi działać bez wydatkowania energii zewnętrznej. Dlatego ptak Hottabycha nie jest tak naprawdę perpetuum mobile.

Łańcuch pływaków Pomysł wynalazcy: Wysoka wieża wypełniona wodą. Przez bloczki zamontowane na górze i na dole wieży przerzucana jest lina z 14 pustymi sześciennymi skrzynkami o boku 1 metra. Pudła w wodzie, pod działaniem siły Archimedesa skierowanej w górę, powinny kolejno unosić się na powierzchni cieczy, ciągnąc za sobą cały łańcuch, a pudełka po lewej stronie opadają pod działaniem grawitacji. W ten sposób pudełka przechodzą na przemian z powietrza do cieczy i odwrotnie. Dlaczego silnik nie działa: Pudełka wchodzące do cieczy napotykają bardzo silny opór ze strony cieczy, a praca nad ich wtłoczeniem do cieczy jest nie mniejsza niż praca wykonana przez siłę Archimedesa, gdy pudełka wynurzają się na powierzchnię.

Śruba Archimedesa i koło wodne Pomysł wynalazcy: Śruba Archimedesa, obracając się, podnosi wodę do górnego zbiornika, skąd wypływa z tacy strumieniem, który pada na łopatki koła wodnego. Koło wodne obraca kamień szlifierski i jednocześnie porusza, za pomocą szeregu kół zębatych, tę samą śrubę Archimedesa, która podnosi wodę do górnego zbiornika. Śruba obraca koło, a koło obraca śrubę! Ten projekt, wynaleziony w 1575 roku przez włoskiego mechanika Stradę Starszego, był następnie powtarzany w wielu odmianach. Dlaczego silnik nie działa: Większość projektów perpetuum mobile mogłaby faktycznie działać, gdyby nie istnienie tarcia. Jeśli jest to silnik, to muszą być ruchome części, co oznacza, że ​​nie wystarczy, aby silnik sam się obracał: konieczne jest również generowanie nadmiaru energii, aby pokonać siłę tarcia, której nie można w żaden sposób usunąć.

Pomysł wynalazcy maszyny Orphyreus: Niektórzy wynalazcy perpetuum mobile byli tylko oszustami, zręcznie oszukującymi łatwowierną publiczność. Jednym z najwybitniejszych „wynalazców” był niejaki lekarz Orfireus (prawdziwe nazwisko – Bessler). Głównym elementem jego silnika było duże koło, które podobno nie tylko samo się obracało, ale także podnosiło ciężki ładunek na znaczną wysokość. Dlaczego silnik nie działa: „Maszyna perpetuum mobile” okazała się daleka od wieczności – była napędzana przez brata Orphyreusa i służącego, ciągnąc sprytnie ukrytą linkę.

Magnes i koryta Pomysł wynalazcy: Na stojaku umieszczany jest silny magnes. Opierają się o nią dwa skośne niecki, jedno pod drugim, a górne koryto ma w górnej części mały otwór, a dolne jest zakrzywione na końcu. Jeśli mała żelazna kulka zostanie umieszczona na górnym rynnie, to pod wpływem przyciągania przez magnes potoczy się w górę, jednak po dotarciu do otworu wpadnie do dolnego rynny, toczy się w dół, unosi się wzdłuż końcowego zaokrąglenia i znowu spaść na górny zsyp. W ten sposób piłka będzie biegać nieprzerwanie, wykonując w ten sposób ciągły ruch. Konstrukcja tej magnetycznej perpetuum mobile została opisana w XVII wieku przez angielskiego biskupa Johna Wilkensa. Dlaczego silnik nie działa: Urządzenie działałoby, gdyby magnes działał na metalową kulkę tylko podczas jej wznoszenia się do stojaka wzdłuż górnego zsypu. Ale kula toczy się powoli pod działaniem dwóch sił: grawitacji i przyciągania magnetycznego. Dlatego pod koniec zjazdu nie uzyska prędkości niezbędnej do wzniesienia się wzdłuż zaokrąglenia dolnego rynny i rozpoczęcia nowego cyklu.

„Wieczna hydraulika” Pomysł wynalazcy: Ciśnienie wody w dużym zbiorniku musi stale przeciskać wodę przez rurę do górnego zbiornika. Dlaczego silnik nie działa: Autor projektu nie zrozumiał, że paradoks hydrostatyczny polega na tym, że poziom wody w rurze zawsze pozostaje taki sam jak w zbiorniku.

Automatyczne nakręcanie zegarka Pomysł wynalazcy: Podstawą urządzenia jest wielkogabarytowy barometr rtęciowy: miska z rtęcią zawieszona w ramie oraz duża kolba z odwróconą rtęcią nad nią. Statki są zamocowane ruchomo jeden względem drugiego; gdy ciśnienie atmosferyczne wzrasta, kolba opada, a miska podnosi się, a gdy ciśnienie spada, odwrotnie. Oba ruchy powodują, że małe koło zębate obraca się zawsze w jednym kierunku i podnosi ciężarki zegara poprzez system kół zębatych. Dlaczego nie jest to perpetuum mobile: energia potrzebna do działania zegarka jest „pobierana” z otoczenia. W rzeczywistości nie różni się to zbytnio od turbiny wiatrowej - poza tym, że ma ekstremalnie niską moc.

Olej unoszący się przez knoty Pomysł wynalazcy: Ciecz wlewana do dolnego naczynia jest podnoszona przez knoty do górnego naczynia, które posiada zsyp do spuszczania cieczy. Przez odpływ płyn spływa na łopatki koła, powodując jego obrót. Ponadto olej, który spłynął w dół, ponownie unosi się przez knoty do górnego naczynia. Dzięki temu strumień oleju spływającego zsypem na koło nie jest przerywany ani na sekundę, a koło musi być zawsze w ruchu. Dlaczego silnik nie działa: Płyn nie spływa z górnej, wygiętej części knota. Przyciąganie kapilarne, pokonując grawitację, unosiło płyn w górę knota - ale ten sam powód utrzymuje płyn w porach mokrego knota, zapobiegając z niego kapaniu.

Koło z przechylanymi ciężarkami Pomysł wynalazcy: Pomysł opiera się na zastosowaniu koła z niewyważonymi ciężarkami. Do krawędzi koła przymocowane są składane kije z ciężarkami na końcach. W dowolnym położeniu koła ciężarki po prawej stronie będą wyrzucane dalej od środka niż po lewej stronie; dlatego ta połowa musi pociągnąć za lewą i tym samym obrócić koło. Oznacza to, że koło będzie się obracać w nieskończoność, przynajmniej do momentu, gdy oś się postrzępi. Dlaczego silnik nie pracuje: Obciążniki po prawej stronie są zawsze dalej od środka, ale nieuniknione jest, że koło będzie ustawione w taki sposób, że liczba tych ciężarków będzie mniejsza niż po lewej. Wtedy układ jest wyważony – w związku z tym koło nie będzie się obracać, ale po wykonaniu kilku kołysań zatrzyma się.

Inżynier instalacji Potapova Pomysł wynalazcy: Hydrodynamiczna instalacja cieplna Potapova o sprawności przekraczającej 400%. Silnik elektryczny (EM) napędza pompę (NS), wymuszając obieg wody wokół obwodu (pokazanego strzałkami). Obwód zawiera kolumnę cylindryczną (OK) i baterię grzewczą (BT). Koniec rury 3 można podłączyć do kolumny (OK) na dwa sposoby: 1) do środka kolumny; 2) styczna do okręgu tworzącego ścianę kolumny cylindrycznej. Przy podłączeniu zgodnie z metodą 1 ilość ciepła oddanego do wody jest równa (z uwzględnieniem strat) ilości ciepła wypromieniowanego przez akumulator (BT) do otaczającej przestrzeni. Ale jak tylko rura zostanie podłączona zgodnie z metodą 2, ilość ciepła emitowanego przez akumulator (BT) wzrasta 4-krotnie! Pomiary przeprowadzone przez naszych i zagranicznych ekspertów wykazały, że przy zasilaniu silnika elektrycznego (EM) 1 kW bateria (BT) daje tyle ciepła, ile powinno być uzyskane przy wydatku 4 kW. Przy podłączaniu rury zgodnie z metodą 2 woda w kolumnie (OK) otrzymuje ruch obrotowy i to właśnie ten proces prowadzi do zwiększenia ilości ciepła oddanego przez akumulator (BT).

Dlaczego silnik nie działa: Opisana instalacja rzeczywiście została zmontowana w NPO Energia i według autorów zadziałała. Wynalazcy nie kwestionowali poprawności prawa zachowania energii, ale argumentowali, że silnik czerpie energię z „fizycznej próżni”. Co jest niemożliwe, ponieważ fizyczna próżnia ma najniższy możliwy poziom energii i nie można z niej czerpać energii. Najbardziej prawdopodobne wydaje się wyjaśnienie bardziej prozaiczne: następuje nierównomierne nagrzewanie się cieczy na przekroju rury, przez co występują błędy pomiaru temperatury. Możliwe jest również, że wbrew woli wynalazców energia jest „pompowana” do instalacji z obwodu elektrycznego.

Księżyc i planety Pomysł wynalazcy: Nieustanny ruch Księżyca wokół Ziemi i planet wokół Słońca. Dlaczego silnik nie działa: Tutaj występuje pomieszanie pojęć: „perpetum mobile” i „perpetual motion”. Całkowita energia (potencjalna i kinetyczna) Układu Słonecznego jest wartością stałą i jeśli chcemy wykonać pracę jej kosztem (co w zasadzie nie jest wykluczone), to energia ta będzie się zmniejszać. Ale nadal nie dostaniemy „darmowej” pracy.

A jednak istnieje? Francuska Akademia Nauk, która kiedyś odmówiła przyjęcia projektów perpetuum mobile do rozważenia, spowolniła w ten sposób postęp techniczny, opóźniając pojawienie się całej klasy niesamowitych mechanizmów i technologii przez długi czas. Tylko nielicznym przedsięwzięciom udało się przebić tę barierę.

PEPERETUAL MOBILE W ZEGARKACH Jednym z nich jest zegarek nie wymagający nakręcania, który, jak na ironię, dziś produkowany jest we Francji. Źródłem energii są wahania temperatury powietrza i ciśnienia atmosferycznego w ciągu dnia. Specjalny hermetyczny pojemnik w zależności od zmiany otoczenia lekko „oddycha”. Ruchy te są przenoszone na sprężynę główną, nakręcając ją. Mechanizm jest tak subtelnie przemyślany, że zmiana temperatury o zaledwie jeden stopień zapewnia ruch zegara przez kolejne dwa dni. Pod warunkiem, że mechanizm ten będzie sprawny, będzie działał dokładnie tak długo, jak świeci Słońce i Ziemia istnieje, czyli prawie zawsze.

Prezentacja na temat tworzenia perpetuum mobile. Uczeń 10 klasy A Kudryavtsev Dmitry

Perpetuum mobile pierwszego rodzaju to wyimaginowane urządzenie zdolne do wykonywania pracy w nieskończoność bez zużywania paliwa lub innych zasobów energii. Zgodnie z prawem zachowania energii wszelkie próby stworzenia takiego silnika są skazane na niepowodzenie. Niemożliwość powstania perpetuum mobile pierwszego rodzaju jest postulowana w termodynamice jako pierwsza zasada termodynamiki. Perpetuum mobile drugiego rodzaju to wyimaginowana maszyna, która po wprawieniu w ruch zamienia w pracę całe ciepło pobrane z otaczających ciał. Niemożliwość maszyny perpetuum mobile drugiego rodzaju jest postulowana w termodynamice jako jedno z równoważnych sformułowań drugiej zasady termodynamiki. Zarówno pierwszą, jak i drugą zasadę termodynamiki wprowadzono jako postulaty po wielokrotnym doświadczalnym potwierdzeniu niemożliwości stworzenia maszyn perpetuum mobile. Od tych początków wyrosło wiele teorii fizycznych, zweryfikowanych licznymi eksperymentami i obserwacjami, a naukowcy nie mają wątpliwości, że te postulaty są prawdziwe i stworzenie maszyny perpetuum mobile jest niemożliwe.

Nieudane projekty maszyn perpetum mobile. Oto jeden z najstarszych projektów perpetuum mobile. Przedstawia koło zębate, we wgłębieniach, w których zamocowane są obciążniki na zawiasach. Geometria zębów jest taka, że ​​ciężarki po lewej stronie koła są zawsze bliżej osi niż po prawej stronie. Zgodnie z intencją autora, zgodnie z prawem dźwigni, powinno to wprawić koło w stały obrót. Podczas obrotu ładunki przechylałyby się w prawo i zachowują siłę napędową. Jeśli jednak takie koło zostanie wykonane, pozostanie nieruchome. Różnicową przyczyną tego faktu jest to, że chociaż ciężarki po prawej stronie mają dłuższą dźwignię, to po lewej jest ich więcej. W rezultacie momenty sił po prawej i lewej stronie są równe.

Nie jest tu brane pod uwagę: siła wyporu to różnica ciśnień wody działających na dolną i górną część obiektu zanurzonego w wodzie. W projekcie pokazanym na rysunku ta różnica będzie miała tendencję do wypychania tych zbiorników, które znajdują się pod wodą po prawej stronie rysunku. Ale na najniższy zbiornik, który zatyka otwór, zadziała tylko siła nacisku na jego prawą powierzchnię. I przekroczy całkowitą siłę działającą na resztę czołgów. Dlatego cały system będzie po prostu przewijał się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aż woda się wyleje. . Konstrukcja maszyny perpetuum mobile w oparciu o prawo Archimedesa Prawo Archimedesa.

Niestety wszystkie te teorie na temat stworzenia perpetum mobile są błędne, ale naukowcom udało się stworzyć perpetum automotive.