Любителям "халявы" посвящается..

Дата публикации: Dec 20, 2020 3:30:14 PM

Этот музей - праздник увлекательных устройств, которые не работают. Здесь собраны разнообразные примеры извращенного гения изобретателей, которые не позволили запугать свое мышление законами природы, оставаясь оптимистичными перед лицом повторяющихся неудач. Смотрите и удивляйтесь, когда мы воплощаем в жизнь эксцентричные и даже замысловатые вечные двигатели, которые с момента своего создания оставались неизменными. Поразитесь изобретательности человеческого разума, изобретающего квадратное колесо во всех его возможных вариациях. Постарайтесь понять, почему они работают не так, как предполагали изобретатели.

Это, как и многие другие страницы на этом сайте, находится в стадии разработки. Ожидайте исправлений и добавления нового материала. Поскольку эти страницы пишутся по частям в течение длительного периода времени, некоторые идеи обязательно будут повторяться. Это может раздражать тех, кто читает от начала до конца, и может подойти тем, кто читает эти страницы по частям.

Галереи

Тематические галереи: эволюция и сохранение неработающих концепций.

Пазлы с вечным двигателем.

            • Безумие: делать одно и то же снова и снова и ожидать разных результатов.

              • - Анон.

Читальный зал.

Связанные галереи.

Интернет-ресурсы.

  • Обманы Питера Парсонса. На этих страницах мы не много говорим о преднамеренном современном мошенничестве и обмане. Нам не обязательно, потому что этот отличный сайт полностью их разоблачает. Щелкните вкладку «мошенничество», чтобы узнать больше. На сайте также есть информация как о подлинных, так и о фиктивных стратегиях энергосбережения.

Главная Галерея

Это никогда не сработает!

    • Двигатель плавучести 1.

          • Если сначала не получится ...

            • Кто-то сказал, что это невозможно.

            • Но он, усмехнувшись, ответил:

            • «Не следует говорить, что это невозможно.

            • По крайней мере, пока вы не попробуете».

            • Итак, он принялся за работу; Вооруженный тонной

            • рвения, он получил право на это.

            • Он взялся за то, что сделать невозможно;

            • Но он не мог этого сделать.

            • ?? Анон (Пародия на Эдгара Геста.)

Искатели вечного двигателя пытаются получить что-то из ничего.

  • ?? Сэр Исаак Ньютон

Мельница замкнутого цикла, 17 век.

Термин «вечный двигатель» имеет несколько определений.

  1. Любое устройство, которое продолжает движение вечно, без снижения скорости. Это буквальное толкование слов.

  2. Любое устройство, работа которого нарушит установленные законы физики или будет зависеть от чисто умозрительных законов, неизвестных физике. Это разговорный термин.

  3. Машина, которая постоянно выделяет больше энергии, чем потребляет. Сегодня ее называют «машиной сверх единицы», так как ее энергоэффективность будет больше единицы.

Я включу два последних из них в термин «неработающие устройства». Первый не нарушает никакой фундаментальной физики, но этого не происходит в крупномасштабных структурах по двум причинам природы: (1) никакие материалы не являются абсолютно твердыми телами и (2) всегда присутствуют трение и другие диссипативные процессы. . Единственные известные нам системы, такие как атомы, которые, кажется, всегда демонстрируют постоянную энергию и импульс (если их не трогать), имеют такую ​​природу, что мы не можем напрямую проверить, действительно ли в них происходит какое-либо движение . Нас беспокоят не они, а системы, которые, по- видимому, нарушают законы физики в макроскопическом масштабе - машины, которые работают циклически и могут работать вечно, без затрат энергии.

Предложения вечных двигателей часто отвергаются учеными в манере, которая кажется непрофессионалам поспешным отказом с использованием догматических утверждений о том, что таким машинам запрещено работать по «законам термодинамики». Это не удовлетворяет человека, который немного «знает» физику, но считает законы термодинамики несколько загадочными. Сам характер таких законов отталкивает обычного человека, потому что они имеют вид окончательности и отрицательности.

Законы термодинамики и законы сохранения обладают огромной силой, потому что они позволяют нам предсказывать определенные вещи о системе, не анализируя все аспекты механизма. Они даже позволяют делать уверенные предсказания, несмотря на то, что мы не знаем некоторых деталей или испытываем трудности с их исследованием. Опытный ученый будет использовать их для оценки предлагаемого устройства, которое не-ученому кажется неспособным учесть все детали.

Конечно, физики не утверждают, что какие-либо законы физики представляют окончательную и неизменную истину. Изобретатель вечного двигателя (ПМ) ухватился за это и сказал: «Такие законы заставят нас отказаться от попыток открыть что-нибудь новое! Что, если бы в этих законах был изъян, изъян, который мы могли бы обнаружить и использовать?»

Это исторический факт, что законы термодинамики изначально были предложены для описания того факта, что все предыдущие попытки достичь вечного движения потерпели неудачу. С тех пор мы узнали больше об этих законах и гораздо лучше понимаем их и почему они так сильны в описании того, что может и не может происходить в природе.

Любой конкретный классический механический станок с БДМ может быть продемонстрирован как неисправный по концепции или исполнению гораздо более простыми и убедительными средствами. Очевидный способ - просто протестировать машину, чтобы убедиться, что она соответствует требованиям изобретателя. Таким образом иногда могут быть выявлены мошеннические претензии. Но обычная реакция изобретателя на отказ своего устройства - это сказать: «Просто нужно немного больше поработать, чтобы доработать и улучшить конструкцию или уменьшить трение».

На другом уровне - предложения , которые еще не реализованы. Такие предложения могут исходить от честных (хотя, возможно, ошибочных) людей, которые немного разбираются в физике или технике (но недостаточно). Как мы можем определить, стоят ли они времени и усилий на их разработку? Возможно, нам не придется тратить деньги на их создание. Предложения о вечном двигателе могут быть доказаны как основанные на ошибочных рассуждениях, непонимании или неправильном применении хорошо известных и хорошо проверенных основных законов и принципов физики.

Это может быть полезным упражнением для заинтересованных неспециалистов, а также для старшеклассников и первокурсников, изучающих физику, даже до того, как они познакомились с законами термодинамики. Моя цель в этом документе - подвергнуть такому анализу некоторые из классических предложений по вечным двигателям. В процессе мы придем к лучшему пониманию основных законов физики и поймем, как они могут быть неправильно поняты, истолкованы и неправильно применены. Это упражнение может улучшить понимание физики.

Бесконечный квест

Искатели вечного движения,

имейте горячую веру и преданность святых.

Боги физики должным образом поразили их,

Чтобы возродиться до бесконечности.

  • ?? Джонатан Харрис

Единственный способ раскрыть границы возможного - это немного пройти мимо них в невозможное.

  • ?? Артур Кларк (второй закон Кларка)

Мне будет интересно рассмотреть примеры этих классов предложений и претензий:(1) Устройства, которые, как утверждается, остаются в постоянном движении без ввода энергии и без выполнения выходной работы. Очевидно, что такие устройства потребуют энергии, чтобы привести их в движение, но не после этого. Это описание не более чем заявление о том, что вечный двигательсредства. Эти устройства (если бы они действительно работали) не имели бы никакой другой цели, кроме как удивлять зрителей и раздражать физиков и инженеров. Такие устройства не обязательно нарушают какие-либо фундаментальные законы или принципы физики. Стабильные атомы - это физические объекты, внутренние процессы которых продолжаются бесконечно без потери энергии, если атом не нарушен. Таким образом, они являются примерами «вечного двигателя» (вечного движения), но в литературе по физике они не называются «вечными двигателями». Этот термин зарезервирован для устройства, которое нарушает один или несколько законов термодинамики. Это потому, что слово «машина» зарезервировано для устройств, которые производят полезную работу, в то время как эти постоянно токарные системы не производят никакой работы и, следовательно, не являются машинами.

Некоторые люди приводят движение планет вокруг Солнца как пример вечного движения. В макроскопическом масштабе мы можем показать, что вечного движения не бывает, даже не ожидая целую вечность. Если движение системы наблюдается в течение конечного времени и обнаруживается, что скорость уменьшается, то очевидно, что она постоянно теряет энергию и не может двигаться постоянно. Это справедливо даже для солнечной системы, поскольку механическая энергия и приливные деформации превращают механическую энергию в тепловую. Не известно никаких макроскопических (крупномасштабных) механизмов, которые двигались бы без замедления, и обычно это происходит из-за таких вездесущих процессов диссипации энергии, как трение. Тот факт, что эти диссипативные процессы всегда присутствуют, является естественным фактом, хотя мы обычно не возводим этот факт в ранг "закон природы ». Этот факт, однако, не является единственной причиной неудач всех предложений вечных двигателей, как мы увидим далее.

(2) Устройства, которые, как утверждается, остаются в движении без ввода энергии, но при этом производят энергию на выходе. Для запуска таких предлагаемых устройств может потребоваться толчок, но после этого не потребуется подводимая энергия. Именно такие машины ищут изобретатели. Иногда изобретатель отказывается отключать стартерную батарею после движения машины. Это подозрительно.

Тот мудр, кто черпает мудрость из чужих неудач.

  • ?? Плутий Сир

Человеческое мнение - это не что иное, как история человеческих ошибок.

  • ?? Вольтер

(3) Устройства, которым требуется подводимая энергия, чтобы оставаться в движении, но, как утверждается, производят выходную энергию, превышающую входную. В наши дни некоторые люди называют эти машины «сверхединичными», потому что их изобретатели заявляют, что их энергетическая эффективность больше единицы. Ясно, что такая машина (если она существовала) могла быть сконструирована как машина класса (2), просто отвлекая часть выходной энергии и подавая ее обратно на вход для привода машины. Любопытно, что изобретатели, утверждающие, что создали сверхединичную машину, сопротивляются любым предложениям, что они делают это, чтобы окончательно доказать свои претензии в отношении машины. Это тоже подозрительно.

(4) Устройства, которые используют некоторую гипотетическую универсальную всепроникающую «свободную энергию», которую изобретатели представляют, заполняя все пространство.Еще в 19 веке это была энергия светоносного эфира, который якобы использовался. Теперь, когда мы больше не принимаем всерьез существование эфира, эти люди заявляют, что используют некую «энергию вакуума». Как бы то ни было, они утверждают, что это "где-то там" и бесплатно. Если бы такой источник энергии действительно существовал, эти машины не нарушали бы никаких физических законов. К сожалению, постулируемый источник энергии часто придумывается только для целей изобретателя и полностью является продуктом воображения изобретателя, не подкрепленным никакими другими независимыми доказательствами. Таким образом, для объективного наблюдателя эти машины экспериментально и теоретически неотличимы от типа (3).

Поскольку изобретатели (искатели) устройств свободной энергии заявляют, что такие машины действительно имеют энергию, они отвергают ярлык «вечных двигателей». Они также отвергают любые предположения о том, что они могли бы направить некоторую выходную энергию на обеспечение необходимого входа, на том основании, что машины способны принимать энергию только из источника «свободной энергии» или что «свободная энергия» имеет немного другой характер от обычной энергии.

Ученые классифицируют PM-машины по законам термодинамики, которые они нарушают.

  • Вечный двигатель первого рода нарушает первый закон термодинамики. Они производят больше энергии, чем вводят, то есть имеют КПД больше единицы.

  • Вечные двигатели второго рода нарушают второй закон термодинамики. Они будут включать нулевые или отрицательные изменения энтропии.

Я не буду часто использовать эту классификацию, так как хочу избежать любых обращений к законам термодинамики в этом документе. Моя цель - показать, что все неработающие устройства нарушают более фундаментальные законы, законы, которые были хорошо проверены, установлены и хорошо интегрированы в физическую теорию. Обычно это законы, изложенные в учебниках физики для бакалавров. Но примеры, которые я собираюсь проанализировать, - это те, которые неадекватно анализируются в стандартных книгах и статьях. Многие из них изначально предлагались не как работоспособные машины, а как умные головоломки и парадоксы для проверки понимания физических принципов.

верхний

Несбалансированные колеса.

Идея вечного двигателя с перебалансированным колесом, по-видимому, возникла в Индии в 8 веке нашей эры. В своей Sysyadhivrddhida Tantra (748 г. н.э.) индийский астроном Лалла описал самовращающееся колесо, приводимое в движение ртутью, движущейся по его изогнутым спицам.

Вариант этой идеи описал индийский писатель Бхаскара (ок. 1159 г.). Это было колесо с емкостями с ртутью вокруг обода. Когда колесо вращалось, ртуть должна была перемещаться внутри контейнеров таким образом, чтобы колесо всегда было тяжелее с одной стороны оси. [GIF Ханса-Петера Граматке, используется с разрешения.]

Эта идея снова появляется в Европе в 1235 году, когда французский архитектор Виллар де Оннекур описал колесо с перебалансировкой и шарнирными молотками, равномерно расположенными по ободу. Картина отображает неоднозначную перспективу. На самом деле предполагается, что колесо расположено перпендикулярно раме и горизонтальной оси. Описание Виллара (переведенное):

Встречаются различные варианты написания: «Хонекорт» и «Хоннекорт». "Виллар" иногда называют "Виларс", "Виларс" или "Вилларс".

Много раз умелые мастера пытались изобрести колесо, которое должно вращаться само по себе; вот способ сделать такой - с помощью нечетного количества молотков или ртути.

Ссылка на ртуть (жидкий элемент ртуть) указывает на то, что Виллар был знаком с устройством Бхаскара, конструкция которого попала в Европу через Аравию. Виллард утверждал, что его машина будет полезна для распиловки дерева и подъема тяжестей.

Диаграмма Виллара показывает семь молотов, и он настаивал на нечетном (нечетном) количестве молотов, объясняя

... всегда будет четыре на нижней стороне колеса и только три на верхней стороне; таким образом, молоток или мешок всегда будут падать влево, достигая вершины, до бесконечности.

Но, нечетно ли количество молотков или четно, такое колесо очень скоро останавливается. Вы должны дать ему мощный толчок, чтобы он совершил хотя бы один оборот.

Эта идея «неуравновешенного колеса» вновь появлялась в поразительном разнообразии форм на протяжении веков. Мы показываем лучшую диаграмму из более позднего времени. Требовалась система штифтов или упоров, чтобы удерживать молоты на большом расстоянии от оси после того, как они перевернулись, и позволяла им свободно висеть, когда они заходили с другой стороны. Возможно, причина заключалась в том, что шары имели больший момент (инерции) с одной стороны из-за более крупных плеч рычага (хотя принципы крутящего момента еще не были формализованы в то время).Несмотря на то, что на одной стороне оси в любом заданном положении меньше шариков, они имеют большие плечи рычага и, следовательно, больший крутящий момент. Когда молоток раскачивается и падает около верхней части колеса, колесо замедляется во время падения молота, а затем набирает скорость, когда молот ударяется о колышек. Нет чистого выигрыша в скорости, и есть необратимая потеря энергии, когда молотки ударяются о колышки. Если толкнуть, колесо некоторое время будет рывком вращаться. Если бы ему был дан очень сильный начальный толчок, молоты приняли бы радиальное положение, и колесо стало бы вращаться намного более плавно и эффективно, но постепенно теряло бы скорость и энергию вращения из-за сопротивления воздуха и трения подшипников, как и любое вращающееся колесо.

У нас есть в основном свидетельства из вторых рук о понимании Вилларом принципов работы этой машины. Однако я не думаю, что люди, увлеченные этой идеей, не знали о состоянии статической балансировки колеса. Я предполагаю, что они предполагали, что колесо будет работать только после того, как оно было приведено в движение вручную, с молотками, которые давали ему дополнительный импульс, поскольку они быстро переворачивались через верх, возможно (они могли подумать), что это было из-за некоторого "преимущества", полученного движение каждого веса переворачивается в положение с большим плечом рычага.

Это действие очень похоже на действие пращи, которая дает человеку возможность бросить камень на большее расстояние, или катапульты осадного двигателя пращи, известной как Требушет. Хоннекорт писал об этих военных машинах, описывая одну с ящиком с песком размером 8х12х12 футов в качестве противовеса (который мог весить 80 тонн). У некоторых были руки 50 футов длиной и они были способны перебросить 300-фунтовый камень на 300 ярдов. Эта связь с качающимися молотами колеса Хоннекорта и Требушетов - мое предположение, не подкрепленное никакими историческими исследованиями, которые я видел.

Несмотря на то, что стропа Trebuchet обеспечивает более высокую эффективность преобразования энергии по сравнению с катапультой с жестким рычагом, машина по-прежнему выделяет не больше энергии, чем падающий груз, приводящий ее в движение. Современные Trebuchets (построенные любителями) достигли эффективности преобразования энергии более 65%.

Идея колеса с перебалансировкой была изобретена много раз на протяжении веков, иногда в фантастически сложных вариациях. Никто никогда не работал так, как задумывали их изобретатели. Но надежда никогда не умирает. Я видел образцы, сделанные деревенскими кузнецами и мастерами из подвала. Классическая механика, необходимая для анализа механических систем, сейчас хорошо известна, и если взять на себя труд, то нет никакой загадки, почему они не вращаются вечно, и нет причин, по которым они должны это делать.

верхний

Проблема Саймона Стевина

Саймон Стевин (1548-1620)

Эксперимент Стевина с шаровой рампой,

"clootcrans" (цепочка шаров).

Фламандский математик и инженер Саймон Стевин (1548-1620) изучал принципы работы механизмов и машин. Он был ярым критиком большей части механики Аристотеля; его собственные исследования были больше в архимедовской традиции.

Одним из самых известных вкладов Стевина в механику было использование цепочки шаров (clootcrans) на двух наклонных пандусах в качестве средства для разработки метода того, что мы сегодня назвали бы силовым параллелограммом.

Стевин использовал эту шариковую цепочку творчески. Он прямо заявил, что любая идея о том, что цепь может двигаться сама по себе, явно абсурдна. Он не приводит для этого никаких причин, возможно, полагая, что в этом нет необходимости. Возможно, в основе этого лежал тот факт, что если бы цепь переместилась на расстояние, равное расстоянию между шариками (в любом направлении), новое положение было бы идентично предыдущему. Фактически, никаких физических изменений не произошло, поэтому без внешнего воздействия это не произойдет. Если так, то это раннее использование того, что сегодня известно как «принцип виртуальной работы» или иногда «принцип Стевина».

Исходя из того факта, что цепь не движется постоянно, Стевин вывел эквивалент современного закона сложения сил. Стевин считал это настолько важным, что это изображение шаровой цепи появляется на титульном листе книги Стевина по механике как его «торговая марка».

Достижение Стевина было ранним примером того, как можно тщательно проанализировать механическую систему, чтобы определить, работает ли (и как) она. Стевин сделал это задолго до того, как были поняты векторные методы анализа сил, и до формулировки закона сохранения энергии и законов термодинамики. Стевин также применил полезную тактику анализа механизмов в «идеальном» случае, когда предполагается, что трение отсутствует.

В некоторых книгах это цитируется как доказательство Стевина невозможности вечного двигателя. Это было не так, потому что Стевин просто предполагал невозможность вечного двигателя, по крайней мере, в этой ситуации.

верхний

Подробнее о принципе Стевина

Принцип Стевина полезен для задач, связанных с равновесием, и математически эквивалентен силовому анализу. Неужели в механической системе, где вещи могут двигаться свободно? Один из способов выяснить это - математически проанализировать сумму сил на каждой части системы (а также сделать то же самое для крутящих моментов). Если они прибавят к нулю, детали не будут ускоряться.

Принцип Стевина позволяет нам делать это альтернативным (но эквивалентным) способом. Метод начинается с представления «виртуального перемещения» системы, затем вычисляется чистая работа во время этого «виртуального» движения. Это называется «виртуальная работа». Если чистая виртуальная работа равна нулю, система находится в равновесии и не будет ускоряться. На практике анализ обычно проводится путем представления очень малых смещений.

[Виртуальные смещения не обязательно должны быть фактическими или даже вероятными. Например, чтобы рассчитать силу натяжения в балке моста, можно представить, что балка ломается или разрезается, а части, которым разрешено двигаться.]

Этот метод особенно полезен для систем без трения или почти без трения. Это идеально подходит для изучения предложений о вечных двигателях. Это Gedanken (мысленный) эксперимент, но когда работающая модель машины не поставляется, это все, с чем мы должны работать. Мы представляем систему без трения (что дает изобретателю преимущество), а затем, если мы сможем показать, что даже с этим преимуществом машина все еще не может работать так, как заявлено, мы можем отправить предложение в Музей неработающих устройств.

Прежде чем мы вернемся к проблеме Стевина о двойном пандусе и цепи, давайте сначала рассмотрим родственную проблему двойного пандуса высотой z и длиной пандуса x и y . Допустим, что x <y . Груз A находится на наклонной плоскости x, а груз B - на наклонной плоскости y . Они связаны веревкой, проходящей через шкив вверху.

Напоминание: работа выполняется над телом, когда оно движется под действием силы. Работа - это произведение составляющей силы в направлении движения и расстояния, на которое перемещается тело.

Представьте движение A по длине пандуса x, которое перемещает массу A на расстояние z по вертикали . Это заставляет B переместиться на такое же расстояние x вниз по своей рампе или на долю x / y длины этой рампы и, следовательно, на вертикальное расстояние (x / y) z вниз. Мы заключаем, что для равновесия эти веса и расстояния должны удовлетворять условию Ay = Bx или A / B = x / y .

Возвращаясь к проблеме Стевина, при использовании той же рампы участок цепи на рампе x имеет длину x . Участок на y имеет длину y . Вес цепи пропорционален длине, поэтому A / B = x / y автоматически удовлетворяет условию равновесия. Поэтому система не будет двигаться по собственной инициативе. Очевидно, что нижняя петля цепи не вносит ничего, что могло бы нарушить равновесие.

Принцип виртуальной работы можно распространить на крутящие моменты, и в современной форме он выглядит так:

Если виртуальная работа, выполняемая всеми внешними силами, действующими на частицу, твердое тело или систему связанных твердых тел с идеальными (без трения) связями и опорами, равна нулю для всех виртуальных перемещений системы, то система находится в равновесии. .

Давайте не будем распускать , что нижний цикл так , случайно, потому что это делает что - то здесь очень важно. Во время любого виртуального (воображаемого) движения он передает новую массу части цепи, лежащей на одной стороне аппарели, точно так же быстро, как часть цепи на другой стороне аппарели теряет массу. Он дает импульс одному сегменту цепи с той же скоростью, с какой теряется импульс в другом сегменте. Однако это никак не улучшает шансы машины PM на работу. Это механизм, который сохраняет рампу системы неизменной с течением времени, даже во время виртуального движения. Мы увидим этот процесс в действии (разумеется, виртуальную работу) во многих других предложениях бессрочных машин.

Мы можем переформулировать принцип Стевина в форме, более прямо применимой к устройствам, заявленным как вечные двигатели:

Если предполагаемое (виртуальное) движение машины приводит к тому, что конечное состояние системы (машина и ее интерактивная среда) неотличимо от ее начального состояния, и во время этого движения в системе выполняется нулевая чистая работа (нет работы; нет работать), то предполагаемое движение не произойдет.

Принцип Стевина является особенно подходящим первым шагом при анализе циклических и колесных машин, в которых конечное вращение колеса не меняет ничего, кроме его положения. Это особенно полезно при анализе тех машин, для которых первоначальный случайный анализ изобретателя (обычно содержащий недостатки физики или рассуждений) заставляет нас думать: «Эта машина обязательно повернет». Это немедленно дискредитирует колесо Хоннекорта, а также оригинальную проблему Стевина о шариковой цепи на пандусах. Большинство примеров из учебников принципа Стевина показывают только те случаи, когда начальное и конечное состояния системы явно различаются (вещи находятся в разных местах). Но реальная сила этого принципа в том, что он также может быть применен к случаям, когда конечное состояние «выглядит так же, как» начальное состояние.

Для машин, которые имеют «циклическое» поведение (большинство из них), анализ должен выполняться в течение полного цикла, так как энергия может накапливаться в течение части цикла и высвобождаться в течение другой части.

Вернитесь к изображению с двойной рампой. Если представить себе, что цепочка совершает виртуальное движение, переносящее каждый шарик в положение, занимаемое следующим, то начальное и конечное состояния идентичны. Затем принцип Стевина гласит, что цепь сама по себе не будет подвергаться этому движению.

Верхний.

Трение и идеализации.

Утверждение, что устройство «не будет работать из- за трения», отвлекает наше внимание от гораздо более фундаментальных недостатков предложения. Трение всегда присутствует в природе. Тем не менее, анализируя предложения PM, полезно исходить из предположения, что компоненты без трения, поскольку во всех нетривиальных предложениях PM трение никогда не является единственной проблемой. Уберите все диссипативные процессы, такие как трение, используйте идеализированные компоненты, и в лучшем случае устройства будут только нашего типа (1). Они бесполезно повторяют цикл без дополнительной работы по вводу или выводу.

Компоненты без трения не нарушают фундаментальных макроскопических принципов физики. Если устранение всех диссипативных процессов приводит к созданию вечного двигателя типа (1), вы знаете, что, вероятно, провели анализ правильно, не допустив грубых ошибок.

Но другие идеализации действительно нарушают фундаментальные макроскопические принципы классической физики. Помните, что сейчас мы говорим о макроскопических (крупномасштабных) физических процессах, а не о процессах в микроскопическом масштабе атомов или меньше.

  • Безмассовые компоненты, которые способны воздействовать на другие компоненты, нарушили бы второй закон Ньютона.

  • Компоненты, которые проявляют силы без сопутствующих сил реакции, нарушают третий закон Ньютона.

  • Совершенно твердые тела, способные оказывать силы на другие такие тела, также нарушают законы Ньютона. Любая материя может сжиматься или растягиваться, вызывая упругие силы. Если бы тела были абсолютно твердыми, мы имели бы бесконечные силы, действующие бесконечно малое время. Мы не можем предполагать такие вещи в реальном мире.

  • Материальное макроскопическое тело нельзя наблюдать одновременно в двух местах.

  • Никакая информация не может перемещаться между двумя отдельными точками мгновенно. Это еще одна причина, по которой не могут существовать абсолютно твердые тела. Если вы нажмете на один конец совершенно жесткой палки, другой конец мгновенно сдвинется с места. Но это невозможно, так как это означало бы, что другой конец получил информацию о толчке мгновенно.

  • Масса не может исчезнуть из одного места и времени и вновь появиться в другом месте и времени.

Верхний.

Квантовые странности

Трение - никогда не единственная причина, по которой вечный двигатель не работает. Уберите трение, и он все равно не будет работать так, как задумал изобретатель.

Относитесь скептически к любому предложению о вечном двигателе, в котором предполагаемое движение не вызывает изменения положения центра масс какой-либо части системы.

Запреты природы, перечисленные в последнем разделе, относятся к макроскопическим (крупномасштабным) физическим объектам. Возможно ли, что они могут быть нарушены в микроскопическом (мелкомасштабном) мире атомов и более мелких объектов? Об этом свидетельствуют некоторые популярные в настоящее время умозрительные теоретические идеи.Природа не запрещает вечный двигатель. Никакие законы природы не будут нарушены тем, что вечно существует в ненулевом энергетическом состоянии. Предположительно невозмущенные атомы могут это сделать. Все, что «происходит» в атоме, продолжается вечно, если его не трогать. Кажется, что природа действительно запрещает систему, которая производит полезную работу в количестве, превышающем ее энергозатраты.

Природа ненавидит макроскопическое вечное движение. ?? DES

Лучше всего работают вечные двигатели, которые оказываются мошенническими. ?? DES

На этих страницах я действительно пренебрег текущими рассуждениями в физике, такими как теория струн, энергия вакуума, черные дыры, кротовые норы, темная энергия, темная материя, параллельные вселенные и т. Д. Я, вероятно, недостаточно осведомлен об этих вопросах, чтобы обсуждать их эффективно. Я действительно отмечаю, что многие из этих концепций являются «виртуальными» сущностями, которые являются частью математической теории, но не наблюдаются напрямую. И когда они действительно имеют наблюдаемые (экспериментально измеримые) последствия, природа, кажется, запрещает преобразовывать их в непрерывный результат полезной работы в макроскопическом масштабе. Так что наши надежды создать на их основе макроскопический вечный двигатель явно тщетны. Чем больше мы узнаем о природе, тем больше мы накапливаем доказательств того, что «природа не терпит макроскопического вечного движения».Очень интересная книга, в которой обсуждаются эти вопросы, - «Как построить машину времени» Пола Дэвиса. Сейчас он продается в издательстве Penguin Books в мягкой обложке по цене 13 долларов. В аннотации на обложке говорится: «Быстрая ... ясная возня [через] червоточины, обнаженные сингулярности, альтернативную вселенную, космические струны, экзотическую материю, отрицательную энергию, воображаемую массу, гравитационное замедление времени, возрастающую энтропию и падающую информацию» ?? San Francisco Chronicle . В книге Дэвиса делается вывод о том, что в природе существуют табу: «Никаких машин времени, никаких вечных двигателей, никаких голых сингулярностей! И т.д.»экзотическая материя, отрицательная энергия, воображаемая масса, гравитационное замедление времени, возрастающая энтропия и падающая информация »? - San Francisco Chronicle. В книге Дэвиса делается вывод о том, что в природе существуют табу:« Нет машин времени, нет вечных двигателей, нет голых сингулярностей! И т.д."экзотическая материя, отрицательная энергия, воображаемая масса, гравитационное замедление времени, возрастающая энтропия и падающая информация »? - San Francisco Chronicle. В книге Дэвиса делается вывод о том, что в природе существуют табу:« Нет машин времени, нет вечных двигателей, нет голых сингулярностей! И т.д."

Верхний.

А что насчет «свободной энергии»?

При анализе предложений PM нужно остерегаться «скрытых» источников энергии. Если бы цепь машины Стевина состояла из связанных между собой цилиндрических роликов, ее можно было бы заставить двигаться, если бы в каждом цилиндре были небольшая батарея и двигатель. Так совершаются многие классические афера с вечными двигателями. Но в этом случае начальное и конечное состояния не идентичны, так как состояние батарей изменяется по мере того, как от них потребляется энергия. Некоторые из ранних мошеннических демонстраций PM-машин вполне могли быть вызваны скрытой внутренней накопленной энергией, позволяющей массивному, хорошо сбалансированному колесу с низким коэффициентом трения вращаться в течение очень долгого времени, прежде чем заметно замедлиться.

Энтузиасты "свободной энергии" утверждают, что если бы машина подключилась к некоему невидимому источнику энергии, заполняющему все пространство, эта энергия, как и скрытые двигатели, поддерживала бы работу машины, даже если мы не могли бы обнаружить источник свободной энергии никаким другим. экспериментальные средства. Фактически, сама машина будет «детектором свободной энергии». Они напоминают нам, что когда-то физики высмеивали идею энергии, хранящейся в атомах. Да, как указывают эти цитаты.

Нет никакой вероятности, что человек когда-нибудь сможет задействовать силу атома. Бойкое предположение об использовании атомной энергии после того, как у нас закончился уголь, является полностью ненаучной утопической мечтой, детской глупостью. Природа ввела несколько надежных устройств в подавляющее большинство элементов, составляющих большую часть мира, и у них нет энергии, чтобы отказаться от них в процессе распада.

- Роберт А. Милликен (1863-1953) [речь 1928 года в Клубе химиков (Нью-Йорк)]

... всякий, кто ожидает источника энергии от преобразования этих атомов, говорит о самогоне ...

- Эрнест Резерфорд (1871-1937) [1933]

Итак, есть ли у сторонников «свободной энергии» обоснованная точка зрения? Имеют ли они право посвящать свое время поискам систем «свободной энергии» или «сверхъединства»? Должны ли ведущие ученые заняться такими исследованиями для решения наших энергетических проблем? Думаю, нет. Ученые обычно занимаются чем-то только тогда, когда есть явные доказательства, указывающие на необходимость расширения, уточнения или иного изменения физической теории. До сих пор не было обнаружено ни одного достоверного или даже наводящего на размышления свидетельства существования этой «свободной энергии». Возвращаясь к сравнению с атомной энергией, первоначальный скептицизм Милликена, Резерфорда и Эйнштейна был вполне оправдан. Но они изменили свое мнение, когда появились новые доказательства.Их первоначальный скептицизм никоим образом не замедлил наш прогресс в открытии и использовании атомной энергии. Я догадываюсь, что если где-нибудь во Вселенной и есть что-то вроде «свободной энергии», то это не будет обнаружено ни теми людьми, которые сейчас делают необоснованные и необоснованные заявления на этот счет, ни методами, которые они используют, чтобы попытаться ее использовать . Это помогает иметь доказательства и что-то знать об источнике энергии, прежде чем пытаться выяснить, как его использовать. Вся изобретательность в мире не может извлечь энергию из того, чего нет, у нее нет энергии для извлечения или нет способа преобразовать ее в полезную работу.ни методами, которые они используют, чтобы попытаться коснуться его. Это помогает иметь доказательства и что-то знать об источнике энергии, прежде чем пытаться выяснить, как его использовать. Вся изобретательность в мире не может извлекать энергию из того, чего нет, у нее нет энергии для извлечения или нет способа преобразовать ее в полезную работу.ни методами, которые они используют, чтобы попытаться коснуться его. Это помогает иметь доказательства и что-то знать об источнике энергии, прежде чем пытаться выяснить, как его использовать. Вся изобретательность в мире не может извлечь энергию из того, чего нет, у нее нет энергии для извлечения или нет способа преобразовать ее в полезную работу.

А как насчет возможного «случайного» открытия свободной энергии каким-нибудь мастером из подвала? Разве рентгеновские лучи не были обнаружены случайно, когда никто даже не подозревал об их существовании и, конечно, понятия не имел, что это такое? Да, это один из (очень немногих) примеров действительно случайного важного открытия в физике. Многие люди наткнулись на доказательства рентгеновских лучей до Рентгена, но не смогли продолжить эксперименты, чтобы увидеть, что происходит. Анти-интуиция? Но в тот же период истории у нас есть интересные явления других людей «обнаруживая» вещи , которые даже не существуют, такие как N-лучи, а поздний М-лучи (митогенетическое излучение). Итак, в какую категорию попадет «свободная энергия», если и когда кто-то заявляет, что нашел экспериментальные доказательства этого? Время покажет.

В целом, научные открытия, даже случайные, скорее всего, будут сделаны, исследованы и использованы людьми, которые очень хорошо понимают соответствующие принципы существующей науки. Незнание устоявшейся науки заставляет многих искренних и преданных своему делу людей тратить жизнь и карьеру в погоне за лунными лучами. Искренние предложения PM прошлого иллюстрируют тот факт, что их изобретатели не имели достаточного понимания. Многие из них считали, что такое понимание не нужно, или сразу же отвергали его.

верхний

Двигатель плавучести №1

Производство полезной работы строго ограничено законами термодинамики, но производство бесполезной работы кажется неограниченным.

?? Дональд Симанек

Разве на все вечные двигатели не должна распространяться ограниченная гарантия? ?? DES

Джон Фин описывает это в своей классической книге « Семь безумств науки» (Van Nostrand, 1906), приписывая это корреспонденту по имени «Сила».

J-образная трубка A, рис. 14, открыта с обоих концов, но сужается к нижнему концу, как показано. Хорошо смазанная хлопчатобумажная веревка C проходит по колесу B и через небольшое отверстие трубки с небольшим трением или без него, а также без утечки. Затем трубка наполняется водой. Трос над линией WX балансирует над шкивом, а также под линией YZ. Веревка в трубе между этими линиями поднимается водой, в то время как веревка на другой стороне шкива между этими линиями тянется вниз под действием силы тяжести.

Фин говорит, что «изобретатель предлагает это устройство как своего рода головоломку, а не как трезвую попытку решить знаменитую проблему», и в заключение Фин спрашивает, почему оно не работает.

Как обычно, Фин упускает из виду суть (и удовольствие) задачи в своем анализе этой головоломки. Он выполняет обычные неубедительные отклонения, такие как трение в подшипниках, работа, необходимая для сгибания веревки, и трение веревки на гидроизоляциях, а затем, предположив, что корпус закрыт, переходит к чему-то другому.

Я перефразирую задачу и покажу более простую картинку. Гладкая веревка проходит через емкость с жидкостью с непроницаемым уплотнением без трения на дне.

Я также установил основное правило, чтобы отклонять нерелевантные ответы: предполагать, что все идеально. Отсутствие трения, герметичность уплотнения, идеально гибкий непроницаемый трос, отсутствие вязкого сопротивления между тросом и жидкостью. Даже в этих идеальных условиях мы можем легко и просто показать, что эта машина не будет работать так, как заявлено. Почему изобретатель этой проблемы решил, что она должна заставить нас думать, что она может сработать? Это его фраза «поднятая водой». Он, конечно, имеет в виду подъемную силу принципа Архимеда: «Тело, погруженное в жидкость, испытывает и поднимающуюся вверх подъемную силу, равную весу вытесненной жидкости». Этот принцип можно найти в каждом учебнике элементарной физики, но студенты редко его понимают. Они используют его вслепую, не зная, почему это правда и при каких условиях это правда, и они не знают ''t обратил внимание на то, как он получен.

Утверждение состоит в том, что восходящая выталкивающая сила на часть веревки в жидкости заставляет веревку двигаться вверх там. Это утверждение неверно. Почему?

Ответ:

На веревке нет выталкивающей силы. Этот обман основан на распространенном непонимании принципа Архимеда. Этот принцип требует, чтобы под погруженным телом находилась жидкость, чтобы результирующая сила жидкости, действующая на тело, имела ненулевую восходящую составляющую. Этот принцип также работает, если тело полностью погружено, вода находится сверху и снизу, или плавает, когда вода находится только ниже. Ведь каков источникподъемной силы? Это разница давления между верхней и нижней поверхностями. Рассмотрим полностью погруженный цилиндр с вертикальной осью (в данном случае очень уместно). Давление на боковые стороны цилиндра создает только горизонтальные силы, которые также добавляют к нулю и, что более важно, не имеют вертикальных составляющих. Только силы из-за давления на верхнюю и нижнюю поверхности имеют вертикальные составляющие. Давление снизу больше, чем сверху, на величину r gh , где r - плотность жидкости. Таким образом, на цилиндр действует направленная вверх сила.

В этой загадке с ПМ нет жидкости выше или ниже веревки, способной создавать восходящий компонент силы. Все силы, действующие на веревку из-за жидкости, строго горизонтальны, и поскольку эти силы симметрично распределены по окружности веревки, они складываются в ноль.

Проницательный корреспондент отмечает, что моему рассуждению здесь недостает общности. Он предлагает вариант, в котором веревка проходит через жидкость под углом, скажем, под углом 45 ° к вертикали. Теперь над и под веревкой есть жидкость. И если теперь на веревке есть выталкивающая сила, она наверняка имеет восходящую составляющую в направлении веревки, и поэтому эта версия машины должна работать. Почему нет?

Решение оставлено в качестве упражнения для ученика. Решение может потребовать исчисления. Вот полезный совет. Эта подъемная сила, упомянутая в принципе Архимеда, не является какой-то новой «магической» силой, которая возникает при погружении тела. Подъемная сила - это равнодействующая (сумма) сил давления, действующих на погруженное тело. Принцип Архимеда - это просто выражение полезной связи между плотностями участвующих тел, вытекающей из геометрических законов и того факта, что давление оказывает силу, нормальную к поверхности.

верхний

Двигатель плавучести №2

Вот еще одна машина PM, заявляющая о поддержке принципа Архимеда. Бедный непонятый Арчи действительно терпит поражение.

Запрос:

Колесо в форме идеальной сферы или цилиндра вращается вокруг горизонтального вала без трения. Левая сторона находится в камере, заполненной водой, идеальные (без трения и герметичности) уплотнения вокруг вращающегося колеса предотвращают утечку жидкости. Таким образом, левая сторона колеса испытывает подъемную силу вверх из-за вытесняемой им жидкости. Так что эта сторона поднимется, и колесо вращается по часовой стрелке.

Ответ:

Все силы, прилагаемые жидкостью к окружности колеса, перпендикулярны поверхности колеса и, следовательно, проходят через ось вращения колеса. Все эти силы имеют нулевое плечо рычага по отношению к этой оси. Таким образом, жидкость не создает крутящего момента вокруг оси колеса, и колесо не вращается.

Принцип виртуальной работы Стевина аккуратно разрушает это устройство PM. Мы знаем, что колесо не будет вращаться, потому что, если мы представим виртуальное смещение колеса на любой угол, система останется такой же, как и раньше, без изменения ее энергии и конфигурации. Никакой работы в процессе не делается.

Относитесь скептически к любому предложению о циклическом вечном двигателе, которое может одинаково хорошо работать в любом направлении.

На странице Perpetual Motion от Ричарда Г. Клегга есть умный вариант этого плавучего двигателя. Вместо колеса он имеет тор (кольцо в форме пончика), проходящий через два уплотнения, разделяющих две камеры с жидкостями разной плотности. Оси нет. Одна половина кольца внутри и снаружи окружена жидкостью. Конечно, уплотнения не имеют трения и герметичны. Нет оси, обеспечивающей силы реакции. Здесь силы, действующие на кольцо из-за давления, имеют восходящие компоненты. Почему это не работает? [Изображение использовано с разрешения Ричарда Г. Клегга.]

Ответ оставлен в качестве упражнения для ученика.

верхний

Двигатель плавучести №3

Этот вечный двигатель, вероятно, датируется серединой 1800-х годов. Основной барабан заполнен жидкостью. В нем находятся круглые камеры, заполненные воздухом (или вакуумом) и соединенные стержнями с грузами снаружи. Штоки, конечно же, скользят в герметичных уплотнениях без трения. Как и в случае со многими подобными предложенными механизмами, эта картина является более сложной, чем необходимо, чтобы проиллюстрировать принцип, по которому она должна работать. На рисунках ниже показаны только один груз и одна воздушная камера, погруженные в жидкость.

В положении 1 плавучести нижней сферы достаточно, чтобы поднять груз в самое верхнее положение. Если теперь толкать барабан так, чтобы он двигался против часовой стрелки, груз остается на этом большом радиальном расстоянии, по крайней мере, до тех пор, пока он не повернется на 90 °.

В течение следующей четверти оборота у груза появляется большое плечо рычага. В конце этой четверти оборота, положение 3, воздушная камера поднимается к верху барабана, и теперь груз находится на наименьшем радиальном расстоянии (и наименьшем плече рычага), где он остается в течение следующей четверти оборота. Во время последней четверти оборота плавучесть воздушной камеры заставляет вес подниматься, пока он не достигнет своего наибольшего радиуса.

Поскольку крутящий момент во время второй четверти оборота больше, чем во время третьей четверти оборота, колесо наберет там больше энергии, чем необходимо для движения вверх во время четвертой четверти оборота.

Принципы, которые должны заставить эту штуку работать, позволяют запускать машину толчком в любом направлении, и она будет работать как по часовой, так и против часовой стрелки. Это немного подозрительно, правда? Кроме того, если мы представим себе движение этого колеса в течение полного цикла, конечное и начальное состояния неотличимы, поэтому принцип Стевина говорит нам, что оно не вращается. Тем не менее, мы все же хотели бы проанализировать детали, чтобы увидеть, где именно заблудился изобретатель.

Мы дадим вам грант на приобретение подшипников качения, жидкости с нулевой вязкостью и герметичных уплотнений без трения для подвижных штоков. Почему при всем этом преимуществе он все равно не работает?

Решение Бена Митча.

верхний

Двигатель плавучести №4

Это новое дополнение к нашему музею, созданное Дэйвом Карвеллом. Здесь есть несколько новаторских деталей, которые бросают вызов вашему пониманию физики.

Герметичный контейнер имеет две вертикальные трубки. Правый содержит жидкость (голубую), например воду, и очень легкий шар (красный), намного легче жидкости. Как обычно, разрешаем использовать жидкость с нулевой вязкостью. (Мы это щедрые об этих деталях , которые не имеет значения в любом случае.)

Два «затвора» G1 и G2 выполнены в виде ирисовых диафрагм, которые могут быстро открываться и закрываться. В закрытом состоянии они, конечно, водонепроницаемы.

Теперь мы все знаем, что когда легкий объект, например пробка, находится под водой, а затем выпущен, он всплывает на поверхность и может даже всплывать над поверхностью. Мы пользуемся этим фактом. Наша машина с жидкостью без вязкости должна обеспечивать еще большую скорость наверху. Машина запускается с мячом внизу. Когда он поднимается, высокотехнологичный датчик быстро открывает ворота G1, чтобы пропустить их, немедленно закрывая ворота, а затем открывая ворота G2 вовремя, чтобы мяч мог пройти.

Поскольку одни из ворот всегда закрыты, уровень воды поддерживается. Шарик выскакивает над поверхностью с некоторым импульсом, и изогнутая верхняя часть устройства отклоняет его в другую трубу, где он падает, набирая скорость и импульс при падении, так что он проходит под поверхностью жидкости и сталкивается с ней. в правую трубку, откуда, естественно, начинает подниматься. Это должно продолжаться вечно, с каждым циклом набирая скорость.

Поверхностное натяжение и вязкость представляют здесь реальные проблемы. Но прежде чем приступить к поиску идеальной жидкости для этого устройства, следует поискать еще более серьезные недостатки.

Решение

верхний

Капиллярный мотор

Запрос:

Это одно из моих любимых предложений PM по вызову понимания студентами. Большинство студентов знают, что жидкость поднимается в очень узкой трубке, и этот процесс называется «капиллярным действием». Предположим, у нас есть такая трубка, способная поднимать жидкость на высоту h . Теперь опустите трубку на высоту менее h . Или проделайте в нем отверстие под верхним краем столба жидкости. Жидкость, пытаясь подняться на высоту h , затем вытечет из верхней части трубы, где очень крошечное водяное колесо может улавливать ее энергию при падении.

Ответ:

Это может ввести в заблуждение людей, которые не задумывались, почему возникает капиллярное действие. Слева представлена ​​обычная схема учебника. Поверхностное натяжение действует на поверхности жидкости, где она соприкасается со стенками трубки. Эти межмолекулярные силы между жидкостью и стеклом больше, чем между самими молекулами жидкости. Это приводит к изогнутой форме «мениска» верхней поверхности жидкости. Силы вокруг этой границы раздела действуют под углом со значительной составляющей, направленной вверх, что может удерживать столб воды в статическом равновесии.

Давление воды у поверхности резервуара составляет атмосферное давление как снаружи, так и внутри капиллярной трубки. Это связано с принципом Паскаля, согласно которому давление во всех точках на заданной высоте внутри жидкости одинаково. Кроме того, по тому же принципу давление внутри капиллярной трубки, чуть ниже мениска, меньше атмосферного на величину r gh . Этим объясняется разница давления на мениске, которая, в свою очередь, определяет его форму. Атмосфера давит на мениск, но силы молекулярной адгезии вокруг его края этому препятствуют. Он действует как эластичный лист, удерживаемый по краям.

Если теперь постепенно опускать трубку, поддерживаемый столб жидкости останется той же длины. Верхняя часть трубки опускается до мениска. Продолжайте опускать трубку, и, наконец, столб жидкости достигает верха трубки. Но помните, что давление чуть ниже мениска все еще ниже атмосферного, поэтому мениск все равно выпячивается вниз. Он не проливается через верх трубки. Поверхность жидкости всегда контактирует с верхним краем трубки, и по мере того, как трубка опускается еще больше, мениск следует за ней вниз.

На этом рисунке показаны ситуации, которые вы могли вообразить возможными. Версия, показанная на втором рисунке, с дыркой сбоку, легко дискредитируется. Отверстие должно быть меньше диаметра трубки, поэтому в нем тоже будут действовать силы поверхностного натяжения. Давление внутри этого отверстия все еще ниже атмосферного, поэтому вода будет выпирать внутрь, а не наружу, и никакая жидкость не будет проходить через нее.

Давление в жидкости возрастает вниз по закону ρgh, где ρ - плотность жидкости. Давление на поверхности жидкости вне капиллярной трубки атмосферное. Таким образом, давление внутри трубки должно уменьшаться с высотой до мениска. Разница давлений на мениске отвечает за его изогнутую форму. На втором рисунке показан результат, которого просто не может произойти.

верхний

Капиллярные колеса

Запрос:Эта идея появилась в заочной колонке журнала Scientific American от 22 апреля 1911 года . Редактор предложил читателям «разобраться в ошибке этого гениального устройства».

Представьте себе два очень тщательно обработанных колеса с параллельными осями на подшипниках качения. Они частично погружены в жидкость. Между плоскими частями колес есть очень узкое пространство, из-за чего жидкость вытягивается между ними за счет капиллярного действия. Вес этого слоя жидкости оказывает давление на оба колеса; поэтому они должны вращаться в противоположных направлениях, как показано стрелками. Поскольку сила мала, скорость также будет низкой, давая капиллярному столбу достаточно времени, чтобы подняться, чтобы компенсировать это движение, поддерживая постоянную высоту.

Как обычно, трение и вязкость игнорируем. Столб жидкости, безусловно, поддерживается восходящей силой, создаваемой колесами. Третий закон Ньютона требует, чтобы столб жидкости воздействовал на колеса направленной вниз силой. Это обязательно обеспечивает крутящий момент на обоих колесах. Так почему они не двигаются?

Другой вариант, использующий шкивы и ремни, показан слева. Принцип тот же, поэтому мы ожидаем, что он будет работать так же хорошо, как и колесная версия.

Это еще один случай, когда неразличимость начального и конечного состояний и принцип Стевина должны были прервать этот проект на концептуальной стадии.

Ответ и обсуждение.

верхний

Сифон Джорджа Синклера.

Это любопытное устройство фигурирует в книге по пневматике (на латыни) 1669 года профессора философии Джорджа Синклера из Университета Глазго. Диркс упоминает об этом в своей книге 1870 года « Вечный двигатель» (стр. 42), из которой мы взяли этот снимок.

Очевидно, верхняя колба имеет пониженное давление воздуха внутри нее, поддерживая жидкость, поднимаемую из тарелки. Один конец сифона перекачивает жидкость из этой колбы через изогнутый стержень обратно в чашу. Эта потеря жидкости из баллона заменяется большим количеством жидкости, вытянутой из тарелки из-за низкого давления воздуха в баллоне. Результат: бесконечная циркуляция жидкости. Небольшое водяное колесо может быть запущено водой, выходящей из сифона в чашу. Ну может и нет.

Синклер, должно быть, подумал, что это устройство довольно изящное, поскольку он посвятил 18 страниц обсуждению его достоинств. Вам, уважаемый читатель, легко снести его в несколько абзацев.

Ответ и обсуждение.

верхний

Гравитационный двигатель Боба Шадевальда.

Художественная концепция гравитационной электростанции. Двигатель представляет собой колесо с отягощением или внеосевой груз с (разумеется) подшипниками качения. Основываясь на предположении, что универсальная гравитационная постоянная постоянно уменьшается, этот двигатель использует небольшую энергию, которая может быть получена от этого во время каждого оборота. В соответствии с принципами самого двигателя, мощность передается на электрогенератор с помощью хитрых шкивов и ремней. [Рисунок © 1992 Дональд Э. Симанек.]

Во-первых, давайте проясним, что BS Gravity Engine Боба - это пародия, шутка. Его целью было подразнить, развлечь и подправить физиков и инженеров, чье понимание физики было шатким. Читателям было нелегко показать окончательно, может ли это работать, учитывая предположение о «убывающей гравитации». Он старался никогда полностью не ответить на этот вопрос или объяснить шутку.

Предположение о том, что универсальная гравитационная постоянная может уменьшаться, возникло из умозрительных теоретических работ Поля А. М. Дирака. В 1937 году он предположил, что универсальная гравитационная постоянная G может ослабевать пропорционально возрасту Вселенной. Он даже предсказал, что через 10 миллиардов лет это может быть только половина того, что есть сегодня. С тех пор представление о том, что фундаментальные константы, включая скорость света, могут меняться со временем, очаровывает теоретиков. Это также очаровало чокнутых нью-эйдж, которые беззастенчиво приспосабливают и извращают эту идею, чтобы она соответствовала их собственным интересам.

Очевидно, двигатель BS попадает в мой класс (2) и, возможно, (4).

Принцип Стевина не отменяет этого предложения, поскольку начальное и конечное состояния системы (включая ее среду) после каждого цикла не идентичны. Это колесо будет одинаково хорошо работать в любом направлении, однако это всегда подозрительно.

Скотт Моррис обсуждал некоторые PM-машины в журнале OMNI в 1990 году (июль, стр. 98 и 99; август, стр.?) И цитирует слова Боба Шадевальда: «Мое описание - тонкий обман. Скорость движущегося груза никогда не превысит это было, когда он впервые прошел нижнюю мертвую точку, даже если нет трения. Вес может набирать скорость вверху, но никогда внизу, поэтому колесо никогда не ускоряется по-настоящему ».

Как Боб приходит к такому выводу? Может ли элементарная физика оправдать этот неожиданный результат? И почему Боб говорит: «Вес может набирать скорость вверху, но никогда внизу»?

Ответ и обсуждение .

верхний

Двигатель прыгающего шара Симанека

Это предложение PM так же хорошо работает в Gravity Engine Боба Шадевальда (SGE), и его может быть легче проанализировать. Это может пролить свет на принципы, лежащие в основе SGE.

Боб отлил свой SGE в форме колеса. Это вводит функцию ротации, которая для некоторых людей является отвлекающим маневром. Они думают, что парадокс так или иначе зависит от вращения или требует учета центробежных эффектов. Это не так, как показывает этот невращающийся двигатель с прыгающим шариком.

Inventor читает с помощью света, питаемого

электричеством от потолочного преобразователя двигателя

с прыгающим мячом. Он носит беруши.

Мяч прыгает вверх и вниз между полом и потолком, жесткий и массивный. Отскоки считаются упругими, то есть скорость мяча после удара такая же, как и до удара, но с обратным направлением.

Теперь представьте, что гравитационная постоянная g медленно, но неуклонно уменьшается. Мяч в состоянии покоя выпускается с потолка. Мяч достигает определенной скорости, когда достигает пола, и отскакивает с той же скоростью. Но поскольку гтеперь меньше, мяч все еще имеет небольшую скорость, когда он ударяется о потолок. Очевидно, это означает, что по завершении этого цикла от потолка до пола до потолка он получил небольшое количество кинетической энергии, которую мы могли бы извлечь с помощью слегка неэластичной потолочной панели. Панель украла бы только это дополнительное количество энергии, в результате чего мяч на мгновение остановился бы там. Затем мяч начнет следующий цикл с нулевой скоростью, как и в предыдущем цикле. Сила гравитации, хотя и немного меньшая, чем раньше, заставила бы мяч упасть на пол и отскочить обратно к потолку, где мы снова украдем избыточную энергию, полученную в этом цикле, и так далее навсегда, или пока гравитация не иссякнет, в зависимости от того, что на первом месте.

Предположение об идеально упругом ударе и бесконечной массе пола не более необоснованно при создании этого кажущегося парадокса, чем предположение о подшипниках качения в колесе. Учитывая эти предположения, мы все же должны иметь возможность проанализировать машину и показать, может ли она работать так, как заявлено.

Ответ и обсуждение .

верхний

Двигатель Gravity Shield

Запрос:

Этому предложению не менее века. Классическая простота! Колесо имеет ось без трения. Теперь просто вставьте гравитационный щит под одну сторону, сделав эту сторону светлее, и это будет инициировать и поддерживать вращение. В самом деле, вам лучше постоянно извлекать из него энергию или тормозить, иначе он будет вращаться так быстро, что разорвется на части.

Я часто видел это без ссылки на изобретателя. Если кто знает изобретателя, дайте мне знать. Никола Тесла описал это в своей статье «Проблема увеличения энергии человека» в журнале Century Illustrated Magazine , июнь 1900 года.

Возможно, и даже вероятно, что со временем откроются другие источники энергии, о которых мы не знаем сейчас. Мы можем даже найти способы приложения сил, таких как магнетизм или гравитация, для управления механизмами без использования каких-либо других средств. Такие реализации, хотя и маловероятны, но не невозможны. Пример лучше всего передаст представление о том, чего мы можем надеяться достичь, а чего никогда не достичь. Представьте себе диск из какого-то однородного материала, который вращается идеально и вращается в подшипниках качения на горизонтальном валу над землей. Этот диск, будучи идеально сбалансированным в вышеуказанных условиях, мог бы находиться в любом положении. Теперь возможно, что мы сможем узнать, как заставить такой диск непрерывно вращаться и выполнять работу за счет силы тяжести без каких-либо дополнительных усилий с нашей стороны;но диск совершенно не может вращаться и работать без какой-либо внешней силы. Если бы он мог это сделать, это был бы то, что с научной точки зрения обозначается как «вечный двигатель», машина, создающая свою собственную движущую силу. Чтобы заставить диск вращаться под действием силы тяжести, нам нужно только изобрести экран против этой силы. С помощью такого экрана мы могли бы предотвратить действие этой силы на одну половину диска, и последняя могла бы вращаться. По крайней мере, мы не можем отрицать такую ​​возможность, пока не узнаем точно природу силы тяжести. Предположим, что эта сила возникла из-за движения, сравнимого с движением потока воздуха, проходящего сверху к центру Земли. Воздействие такого потока на обе половины диска было бы равным, и последняя обычно не вращалась бы;но если одну половину защитить пластиной, задерживающей движение, то она повернется.

Критики быстро заметят, что если представить виртуальное вращение на небольшой угол, колесо физически останется таким же, как и раньше. Небольшая часть внизу, которая находилась в гравитационном поле, становится невесомой над гравитационным экраном, но в то же время равный сегмент колеса перемещается из невесомого состояния обратно в гравитационное поле. Поэтому они утверждают, что ничего не изменилось, и нет никаких оснований для такого движения. Это прекрасное применение принципа виртуальной работы Стевина.

Неизвестный изобретатель мог бы возразить так: снимите гравитационный щит. Представьте себе эквивалент: полуколесо. Он будет вращаться под действием силы тяжести, а затем продолжит качаться, как маятник. Вряд ли можно отрицать, что если бы одна половина колеса внезапно перестала иметь гравитационную силу, другая половина переместилась бы из-за неуравновешенного крутящего момента.

Это предполагает лучший дизайн. Не пользуйтесь колесом. Используйте неуравновешенный груз, как в SGE (см. Предыдущий пункт). Запустите тренажер с максимальным весом. Слегка подтолкните его к незащищенной стороне, и он упадет, набирая кинетическую энергию. Эта кинетическая энергия внизу остается неизменной во время восходящего движения по щиту и все еще присутствует, когда вес достигает вершины, перенося его на незащищенную сторону, где он набирает еще больше энергии, и так навсегда. Что этому мешает?

Всегда есть вероятность, что вы сочтете какую-то часть машины физически невозможной. Если слишком охотно допустить такую ​​возможность, можно потратить много времени на анализ других частей машины. Здесь подозрительная часть - гравитационный щит. Можем ли мы просто и убедительно показать, что гравитационный щит возможен или невозможен? Можем ли мы показать, что само его существование нарушает какой-то фундаментальный закон?

Эта головоломка не требует идеального щита. Кажется, что щит, уменьшающий гравитационную силу всего на несколько процентов, отвечает требованиям вечного двигателя. Нам необходимо с помощью простой физики показать, что (1) само существование такого щита нарушило бы фундаментальные законы физики или (2) даже с таким щитом колесо не вращалось бы постоянно и не набирало бы скорость или (3) ) какой-то фундаментальный закон физики неверен, как и принцип Стевина и законы термодинамики.

Обоснование этого колеса гласит, что оно будет набирать скорость только в одном направлении. Если повернуть в другую сторону, он потеряет скорость. Это может быть ключом к разгадке. Принцип Стевина разрушает версию с однородным колесом, так как начальное и конечное состояния системы и окружающей среды идентичны для любого виртуального перемещения колеса. Следовательно, колесо не может двигаться само по себе. Так почему же мы ошибочно думали, что это должно повернуться само собой? Принцип Стевина также дискредитирует версию с эксцентриковым весом, поскольку виртуальное перемещение на один оборот возвращает колесо в идентичное состояние. Но это не помогает нам понять, что происходит в каждом цикле.

Обсуждение и ответ.

верхний

Классический двигатель с магнитным экраном

Читатель сообщает нам, что подобное устройство было предложено профессором Массачусетского технологического института в качестве дополнительной задачи домашнего задания в 1985 году. Крис Ченг, ученик средней школы из Сиднея, Австралия, прислал нам простую версию, из которой она эволюционировала. процесс возиться.

Как это должно работать.

Доступны материалы для магнитной защиты. Они не идеальные щиты, но для целей этого двигателя они не должны быть идеальными.

Свободно вращающийся якорь в центре состоит из постоянного магнита, частично покрытого магнитным экраном (сплошного черного цвета). Щит имеет отверстия справа, возле столбов. На внешнем кольце расположены радиально расположенные магниты с северными полюсами внутри, прочно прикрепленные к жесткой раме. Эти магниты длинные, поэтому южные полюса имеют значительно больший радиус, чем северные. Магнитное поле от полюса магнита уменьшается с расстоянием.

Отверстия экрана позволяют каждому полюсу якоря «видеть» только пару магнитов внешнего кольца. На каждый полюс якоря в первую очередь воздействуют северные полюса кольца, ближайшие к ним. Следовательно, в положении, показанном на рисунке, полюс N якоря отталкивается, испытывая силу влево. Полюс S якоря притягивается, испытывая силу вправо. Эти две силы составляют пару, которая вращает якорь по часовой стрелке.

Классическая простота! Если вы захотите его улучшить, эти внешние магниты можно будет повернуть вверх или вниз, чтобы они были в виде цилиндрической группы магнитов с параллельными осями. Тогда подобный якорь можно было бы разместить в плоскости S-полюсов, действуя на той же оси, что и якорь в плоскости N-полюсов. Это должно удвоить выходную мощность!

Мы предупреждаем читателя, что у этой машины есть детали, которые могут быть трудными для детального анализа. Для полного анализа могут потребоваться законы Гаусса и Стокса в форме векторного исчисления. Однако у этой машины есть простой и фундаментальный недостаток, который можно оценить даже на начальном уровне физики.

Ответ и обсуждение.

верхний

Re: Ответы оставлены в качестве упражнения для ученика. Отправляйте свои ответы по адресу, указанному справа. Здесь могут быть размещены самые ранние поступившие хорошие ответы с указанием автора. Я буду публиковать (на свое усмотрение) ответы, которые просты для объяснения, ясны, правильны, проницательны и стимулируют мышление и дальнейшее обсуждение. Опубликованные ответы, написанные мной или другими, не всегда представляют собой последнее слово по данному предложению. В нескольких случаях проницательные читатели замечали то, что мы упускали, или предлагали более простые способы что-то объяснить. Так что не стесняйтесь скептически переосмыслить полученные «ответы».

Хотя я приветствую отправку новых или инновационных головоломок с вечным двигателем, я не беру на себя обязательств подробно отвечать на все из них. В частности, от меня нельзя ожидать анализа расплывчатых предложений, чрезмерно и излишне усложненного дизайна или идей, которые являются просто вариациями классических произведений, встречающихся в литературе. Я уже получил предложения, которые терпят неудачу по тем же причинам, которые уже обсуждались выше, что указывает на то, что человек, предлагающий идею, не полностью понял этот документ. Кроме того, я предпочитаю не включать устройства, требующие углубленной математики или физики для подробного анализа. Я не люблю публиковать головоломки, если я не уверен, в чем заключается недостаток, и что этот недостаток можно объяснить, используя принципы элементарной физики.

Тем изобретателям, чьи творения я предпочитаю не включать в коллекцию музея, я предлагаю этот комментарий и утешение:

«Это может быть вечный двигатель, но на его проверку уйдет вечность».

Мультфильм Дональда Симанека.

верхний

Ссылки

верхний

Ссылки и дополнительная литература:

Когда я впервые заинтересовался этой темой, большинство этих ссылок были редкими, трудно найти книги. Мне посчастливилось иметь их копии. Теперь [2012] многие из них доступны в виде бесплатных электронных книг. Другие доступны в дорогих переизданных изданиях. Теперь нет никаких оправданий тому, что ни один подающий надежды изобретатель вечного двигателя игнорирует долгую историю этого предмета.

  1. Angrist, Stanley W. "Perpetual Motion Machines" в журнале Scientific American , январь 1968 г. Эта статья также находится в журнале Sci. Амер. переиздание книги.

  2. Ангрист, Стэнли В. и Лорен Г. Хеплер. Порядок и хаос . Основные книги, 1967. [QC311.A5]

  3. Коллинз, Джон. Вечный двигатель: разгадана древняя тайна? Permo Publications, 1997, 2005. История Иоганна Бесслера, составленная из первоисточников.

  4. Диркс, Генри. (1806-1873) Вечный двигатель, или поиск движущей силы в 17-18 и 19 веках . Лондон, E. & F. Spon, 16 Bucklersbury, 1861. Rogers and Hall Co., 1916.

  5. Диркс, Генри. (1806-1873) Perpetuum Mobile, или история поиска движущей силы с 13 по 19 века . Лондон, E. & F. Spon, 48 Charing Cross, 1870.

  6. Диркс, Генри. (1806-1873) Научные исследования или практика, в отличие от химерических целей, на примере двух популярных лекций . I. Жизнь Эдварда Сомерсета, второго маркиза Вустера, изобретателя парового двигателя. II. Химеры науки: астрология, алхимия, квадрат круга, вечный двигатель и т. Д. Лондон, E. & FN Spon, 48 Charing Cross, SW 1869.

  7. Гарднер, Мартин Причуды и заблуждения во имя науки. Dover, 1952, 1957. Это классика. В этой книге нет главы о вечном двигателе, но комментарии Гарднера о психологии псевдоученых и чудаков одинаково хорошо применимы ко многим вечным двигателям. Его комментарии о вечном двигателе см. В следующей ссылке.

  8. Гарднер, Мартин. Perpetual Motion: Illusion and Reality , Foote Prints, (домашний журнал Foote Mineral Co., Экстон, Пенсильвания). Vol. 47, No. 2, 1984, p. 21-35.

  9. Херринг, Дэниел Вебстер (1850-1938). Недостатки и заблуждения науки . Ван Ностранд, 1924 год.

  10. Хискокс, Гарднер Д., М.Е. Механические устройства и новинки строительства. Нормальный W. Henley Publ. Co., 1927. Глава 23, доступный в Интернете, представляет собой чудесный ресурс, содержащий около 60 вышедших из строя механических устройств с фотографиями. Имена изобретателей, даты и номера патентов обычно не приводятся, и в этом источнике не указываются причины, по которым устройства не работают. Преамбула Хискокса предполагает, что научные мнения разделились относительно возможности вечного двигателя. Но его описание многих из этих устройств показывает, что он не сомневается в их невозможности, и он, кажется, говорит: «Конечно, вы понимаете, почему они явно не работают, поэтому мне не нужно подробно объяснять». Увы, это вовсе не очевидно для многих изобретателей, даже сегодня, которые торгуют незначительными вариациями этих старых и дискредитированных идей, полностью уверенные в том, что они должныРабота. Если вы только что изобрели, казалось бы, изумительный вечный двигатель, вам лучше взглянуть сюда, чтобы узнать, было ли это сделано раньше. Если да, можете быть уверены, что это не работает.

  11. Ястров, Джозеф. История человеческой ошибки . D. Appleton-Century Company, 1936. Глава WFG Swann «Ошибка в физике». Книги для библиотек.

  12. Мур, Клара Блумфилд. Кили и его открытия . (Перепечатано с предисловием Лесли Шепард, University Books, 1972 ?. Оригинальное издание, 1893 (?).) Миссис Мур была одной из самых верных сторонниц Кили. Объяснения Кили своих теорий были непонятны даже тем, кто сочувствовал его работе, и в этой книге приводится множество примеров этого.

  13. Орд-Хьюм, Артур WJG Perpetual Motion . St Martins Press, 1978. Орд-Хьюм был инженером, который много писал об старинных часах и других механизмах. Но его бесцеремонные «опровержения» многих вечных двигателей банальны и вводят в заблуждение. Некоторым частям, особенно главе 6, трудно следовать. Но у книги есть то достоинство, что она до сих пор печатается в мягкой обложке, и как исторический обзор предмета стоит того, чтобы ею владеть. Однако рисунки в перепечатанном издании Barnes and Noble воспроизведены плохо. В некоторых интернет-источниках есть эта бесплатная электронная книга, но некоторые иллюстрации воспроизведены плохо.

  14. Фин, Джон. Семь безумств науки . Д. Ван Ностранд, 1906. Чертежи очень четко воспроизведены, видимо, перерисованы с оригинальных источников. Объяснения часто не попадают в цель.

  15. В журнале Scientific American, 1884, есть ссылки на Дж. В. Кили, как правило, уничижительные и даже саркастические. 19 марта, с. 196. 5 апреля, с. 213. 11 окт., С. 230. Это бесплатно онлайн.

  16. В приложении Scientific American есть семь длинных статей о вечных двигателях, подробно описанных, с красивыми гравюрами и кривым сарказмом. Это бесплатная загрузка с Google.

  17. Веранс, Перси (Псевдоним!). Вечное движение . Специальная компания «Просвещение 20-го века», 1916. Это материал из книг Диркса, переработанный и сжатый «для широкого читателя» и содержащий многие оригинальные иллюстрации. По всей видимости, это розенкрейцерское издание из серии « Иллюстрированные Истории, Объяснение и Пророчество» . Предупреждение: хитрый псевдоним недавно присвоили несколько человек, не имеющих отношения к анонимному автору этой книги.

Читаемый отчет об истории Бесслера находится в:

  • Гулд, Руперт. Странности, книга необъяснимых фактов. 1928, 1944, 1964, Университетские книги 1965. Глава V, Колесо Орфирея.

В некоторых учебниках упоминаются вечные двигатели или возникают проблемы с ними.

  1. Геттис, У. Эдвард, Келлер и Сков. Классическая и современная физика , McGraw-Hill, 1989. Проблемы в конце главы о «Водопаде» Эшера (стр. 347), парадоксе выталкивающей силы (стр. 348) и устройстве с утяжеленным поршнем (стр. 348).

  2. Хадсон, Элвин и Рекс Нельсон. University Physics , Harcourt Brace Jovanovich, Inc., 1982 год. В разделе 21.7 обсуждаются вечные двигатели с изображениями колеса с отягощением, плавучего двигателя, мельницы замкнутого цикла 1618, аммиачного двигателя и изображения водопада Эшера. п. 511.

  3. O'Hanian, Hans C. Physics , WW Norton, 1985. Краткое описание двух типов вечных двигателей с изображением колеса с отбойным молотком с шарнирно-сочлененной рамой (стр. 508).

Ваши комментарии и предложения приветствуются по указанному здесь адресу электронной почты. При ответе на что-либо на этих веб-страницах укажите конкретный документ по теме, имени или имени файла.

Все материалы в этом музее принадлежат Дональду Э. Симанеку © 2002, 2003, 2020, за исключением текста и материалов, указанных как из других источников. Последняя редакция, январь 2016 г.

Вернуться на первую страницу.

Вернитесь в угол Боба Шадевальда .

Вернитесь к началу этого документа.