Проект по физике вечный двигатель своими руками
Идея вечного двигателя - устройства, позволяющего получать полезную работу большую, чем количество сообщённой ему энергии. История создания самых известных моделей вечного двигателя и анализ причин их недолговечности. Патенты на вечный двигатель.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.03.2014 |
| Размер файла | 941,7 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Вечный двигатель
Выполнила: Майорова Анна,
8А класс, МБОУ лицей №120
Содержание работы
Классификация вечных двигателей
Двигатель первого рода
Двигатель второго рода
Недействующие модели двигателей: колесо с перекатывающимися шарами, цепочка шаров на треугольной призме, магнит и желоба, цепочка поплавков
Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель
Введение
Сейчас жизнь человека наполнена различной техникой, облегчающей нашу жизнь. С помощью машин человек обрабатывает землю, добывает нефть, руду, прочие полезные ископаемые, передвигается и т.д. Основным свойством машин является их способность совершать работу. Вечный двигатель - воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу бомльшую, чем количество сообщённой ему энергии. Именно поэтому на протяжении многих веков человечество пытается создать вечный двигатель. Но, к сожалению, из-за большого числа заявок изобретателей на выдачу патентов на придуманные ими неработающие вечные двигатели, ряд национальных патентных ведомств и академий наук зарубежных стран, приняли решение вообще не принимать к рассмотрению заявки на изобретения абсолютного двигателя, поскольку это противоречит закону сохранения энергии.
С психологической точки зрения идея вечного движения всегда была крайне заманчива: ведь практическая реализация искусственно созданного замкнутого энергетического цикла, несомненно, привела бы к перевороту в науке и технике с глубокими общественно-экономическими последствиями. Кроме отрицания существа современных физических теорий это означало бы, что построенный вечный двигатель явился бы первой в мире машиной с идеальным рабочим циклом. Его совершенство и максимальная эксплуатационная экономичность оказали бы огромнейшее влияние на развитие мировой экономики. Человечество навсегда избавилось бы от страха перед нехваткой энергии, который преследует его сегодня. Тем самым разработка такого реального вечного двигателя затмила бы все сделанные до сих пор изобретения и открытия. Эта тема актуальна на протяжении всего человеческого существования: как в древности, так и в современном мире, люди задумываются о создании данного двигателя.
Цель работы:
1. Изучить самые известные модели вечного двигателя, выяснить причины их недолговечности.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Проанализировать литературу по данному вопросу.
2. Отобрать наиболее известные на сегодняшний день модели недействующих вечных двигателей, изучить историю их создания.
3. Сделать вывод, опираясь на полученную информацию.
На данный момент существует современная классификация вечных двигателей:
Вечный двигатель первого рода -- устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.
Вечный двигатель второго рода -- машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики. И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей. Из этих начал выросли многие физические теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных не остаётся никаких сомнений в том, что данные постулаты верны, и создание вечного двигателя невозможно.
Вечный двигатель первого рода
Вечный двигатель, перпетуум-мобиле (латинское perpetuum mobile переводится вечное движение) -- воображаемая машина, которая, будучи раз пущена в ход, совершала бы работу неограниченно долгое время, не заимствуя энергии извне. Возможность работы такой машины неограниченное время означала бы получение энергии из ничего.
Идея вечного двигателя возникла в Европе, по-видимому, в XIII веке (хотя существуют свидетельства, что первый проект вечного двигателя предложил индиец Бхаскара в XII веке). До этого проекты вечных двигателей неизвестны. Их не было у греков и римлян, которые разработали множество эффективных механизмов и заложили основы научных подходов к изучению природы. Ученые предполагают, что дешевая и практически неограниченная рабочая сила в виде рабов тормозила в античности разработку дешевых источников энергии. Почему люди так упорно хотели построить вечный двигатель? В этом нет ничего удивительного. В XII-XIII веке начались крестовые походы, и европейское общество пришло в движение. Стало быстрее развиваться ремесло и совершенствоваться машины, приводящие в движение механизмы. В основном это были водяные колеса и колеса, приводимые в движение животными (лошадьми, мулами, быками, ходившими по кругу). Вот и возникла идея придумать эффективную машину, приводимую в движение более дешевой энергией. Если энергия берется из ничего, то она ничего не стоит и это крайний частный случай дешевизны -- даром.
Еще популярнее идея вечного двигателя стала в XVI-XVII веках, в эпоху перехода к машинному производству. Число известных проектов вечного двигателя перевалило за тысячу. Создать вечный двигатель мечтали не только малообразованные ремесленники, но и некоторые крупные ученые своего времени, так как тогда не существовало принципиального научного запрета на создание такого устройства.
К середине XVIII века, после многовековых попыток создать вечный двигатель, большинство ученых стали считать, что сделать это невозможно. Это был просто экспериментальный факт.
С 1775 года Французская академия наук отказалась рассматривать проекты вечного двигателя, хотя и в это время у французских академиков не было твердых научных оснований принципиально отрицать возможность черпать энергию из ничего.
Сначала Готфрид Лейбниц в 1686 году сформулировал закон сохранения механической энергии. А закон сохранения энергии как всеобщий закон природы сформулировали независимо Юлиус Майер (1845), Джеймс Джоуль (1843-50) и Герман Гельмгольц (1847).
Последним штрихом в обобщении закона сохранения энергии стала специальная теория относительности Альберта Эйнштейна (1905 г.). Он показал, что закон сохранения массы (был такой закон) -- часть закона сохранения энергии. Энергия и масса эквивалентны по формулеЕ = mс 2 , где с -- скорость света.
Вечный двигатель второго рода
В XVIII веке широкое распространение получили паровые машины и механизмы. Часть физики, которая пыталась объяснить их работу и построить общие закономерности создания тепловых машин, стала называться термодинамикой. Закон сохранения энергии стали также именовать первым началом термодинамики. Вечные двигатели, принципы работы которых противоречили первому началу термодинамики, стали называть вечными двигателями первого рода.
Но существовала и другая общая идея вечного двигателя, которая не противоречила закону сохранения энергии. Было известно, что работа в двигателях совершается, когда горячее тело отдает тепло газу или пару и пар совершает работу, например, двигая поршень. Огромная тепловая энергия сосредоточена, допустим, в океане. Если отбирать у океана энергию за счет понижения его температуры, то этой энергии хватит на то, чтобы, например, поддерживать работу корабельного двигателя или создавать в море электростанции. вечный двигатель модель
Однако оказалось, что никак не удается сделать так, чтобы энергия от более холодного тела перешла к более горячему. А ведь для создания вечного двигателя необходимо, чтобы при этом еще и совершалась работа.
В результате развития термодинамики, основываясь на работах Сади Карно, Рудольф Клаузиус показал, что, невозможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более нагретым. При этом невозможен не только непосредственный переход -- его невозможно осуществить и с помощью машин или приборов без того, чтобы в природе не произошло еще каких-либо изменений.
Уильям Томсон (лорд Кельвин) сформулировал принцип невозможности вечного двигателя второго рода (1851 г.), поскольку в природе невозможны процессы, единственным следствием которых была бы механическая работа, произведённая за счет охлаждения теплового резервуара.
Когда была создана статистическая термодинамика, которая основывалась на молекулярных представлениях, второе начало термодинамики нашло свое объяснение. Оказалось, что переход тепла от холодного тела к более горячему в принципе возможен, но это уничтожающе маловероятное событие. А в природе реализуются наиболее вероятные события
Недействующие модели двигателей
Колесо с перекатывающимися шарами
Идея изобретателя: Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно.
Почему двигатель не работает: Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны (FiLi = FjLj).
Цепочка шаров на треугольной призме
Идея изобретателя: Через трехгранную призму перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Слева четыре шара, справа -- два. Остальные восемь шаров уравновешивают друг друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки.
Почему двигатель не работает: Грузы приводит в движение только составляющая силы тяжести, параллельная наклонной поверхности. На более длинной поверхности больше грузов, но и угол наклона поверхности пропорционально меньше. Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженной на синус другого угла.
Магнит и желоба
Идея изобретателя: Сильный магнит помещается на подставке. К ней прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет небольшое отверстие в своей верхней части, а нижний на конце изогнут. Если на верхний желоб положить небольшой железный шарик, то вследствие притяжения магнитом он покатится вверх, однако, дойдя до отверстия, провалится в нижний желоб, скатится по нему, поднимется по конечному закруглению и вновь попадет на верхний желоб. Таким образом, шарик будет бегать непрерывно, осуществляя тем самым вечное движение. Проект этого магнитного perpetuum mobile описал в XVII веке английский епископ Джон Вилкенс.
Почему двигатель не работает: Устройство работало бы, если бы магнит действовал на металлический шарик только во время его подъема на подставку по верхнему желобу. Но вниз шарик скатывается замедленно под действием двух сил: тяжести и магнитного притяжения. Поэтому к концу спуска он не приобретет скорость, необходимую для поднятия по закруглению нижнего желоба и начала нового цикла.
Цепочка поплавков
Идея изобретателя: Высокая башня наполнена водой. Через шкивы, установленные вверху и внизу башни, перекинут канат с 14 полыми кубическими ящиками со стороной 1 метр. Ящики, находящиеся в воде, под действием силы Архимеда, направленной вверх, должны последовательно всплывать на поверхность жидкости, увлекая за собой всю цепь, а находящиеся слева ящики спускаются вниз под действием силы тяжести. Таким образом, ящики попадают попеременно из воздуха в жидкость и наоборот.
Почему двигатель не работает: Ящики, входящие в жидкость, встречают весьма сильное противодействие со стороны жидкости, причем работа на проталкивание их в жидкость не меньше работы, совершаемой силой Архимеда при всплывании ящиков на поверхность.
Патенты и авторские свидетельства на вечный двигатель
В 1775 году Парижская академия наук приняла решение не рассматривать проекты вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания. Патентное ведомство США не выдаёт патенты на perpetuum mobile уже более ста лет. Тем не менее, в Международной патентной классификации сохраняются разделы для гидродинамических (раздел F03B 17/00) и электродинамических (раздел H02K 53/00) вечных двигателей, поскольку патентные ведомства многих стран рассматривают заявки на изобретения лишь с точки зрения их новизны, а не физической осуществимости.
Иоганн Эрнст Элиас Бесслер (нем. Johann Ernst Elias Bessler; 1680 -- 30 ноября 1745), известный также как Орфиреус (Orffyreus) --саксонский инженер-механик, врач, алхимик и изобретатель.
После запуска машины ее заперли, а проверив через четырнадцать дней (26 ноября 1717 года), убедились, что колесо двигателя вращается с прежней скоростью. Когда то же самое произошло еще через два месяца, слава Бесслера прогремела по всей Европе, но секрет устройства он тщательно скрывал, предлагая раскрыть тайну своего изобретения за фантастическую по тем временам сумму в 25000 фунтов.
Петр I сильно заинтересовался этой машиной. В 1721 г., посылая И. Д. Шумахера за границу, он, помимо всего прочего, поручил ему встретиться с изобретателем, а в январе 1725 г. сам собирался посетить Германию и осмотреть "самодвижущееся колесо".
Однако ни многочисленные сертификаты, выданные независимыми комиссиями, ни публичные демонстрации не принесли Бесслеру денег, на которые он собирался построить школу для инженеров. Максимум, что он смог получить от власть имущих, -- четыре тысячи талеров единовременно и дом в подарок от ландграфа Карла, хозяина замка Вайсенштайн.
Из-за его нежелания раскрыть тайну устройства, начали возникать слухи о том, что "самодвижущееся колесо" приводится в движение людьми. Эти слухи были подкреплены служанкой Бесслера, рассказавшей после ссоры с учёным, что так называемый "вечный двигатель" приводился в движение ею самой и братом Бесслера, дергавшими за шнурок через специальную передачу в соседней комнате. В итоге Бесслер собственноручно разрушил своё устройство и уехал из Вайсенштайна.После смерти Бесслера официальная наука признала, что вечные двигатели невозможно создать в рамках механики Ньютона.
Итак, это исследование дало понять, что невозможно создать вечный двигатель. И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты (постуламт -- исходное положение какой-либо теории, принимаемое в рамках данной теории истинным без требования доказательства и используемое в основе доказательства других ее положений.)после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей. Из этих начал выросли многие физические теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных не остаётся никаких сомнений в том, что данные постулаты верны, и создание вечного двигателя невозможно.
1 Вечный двигатель Подготовила: ученица 7 Б класса Погуляева Ирина
2 Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %). (лат. Perpetuum Mobile) воображаемое устройство, позволяющее получать полезную работу, большую, чем количество сообщённой ему энергии (КПД больше 100 %).
3 Основные виды вечных двигателей:
4 Вечный двигатель первого рода двигатель (воображаемая машина), способный бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.
5 Вечный двигатель второго рода воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел
6 ИСТОРИЯ В настоящее время прародиной В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву первых вечных двигателей по праву считается Индия. Индийский поэт, считается Индия. Индийский поэт, математик и астроном Бхаскара математик и астроном Бхаскара описывает колесо с прикрепленными описывает колесо с прикрепленными наискось по ободу длинными, узкими наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными сосудами, наполовину заполненными ртутью. ртутью.
7 Неудачные конструкции вечных двигателей из истории Если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Потому что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны.
8 Неудачные конструкции вечных двигателей из истории На самый нижний бак будет действовать лишь сила давления на его правую поверхность, и она будет превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система просто прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода.
9 Патентование В 1775 году Парижская академия наук приняла решения не рассматривать заявки на патентование вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания. В 1775 году Парижская академия наук приняла решения не рассматривать заявки на патентование вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания. В Российской Федерации заявки на патентование вечного двигателя не рассматриваются. В Российской Федерации заявки на патентование вечного двигателя не рассматриваются.
10 Изобретатели вечных двигателей Аристотель, Аристотель, Архимед, Архимед, Галилей Галилео, Галилей Галилео, Джоуль Джеймс Прескотт, Джоуль Джеймс Прескотт, Евклид, Евклид, Леонардо да Винчи, Леонардо да Винчи, Ломоносов Михаил Васильевич, Ломоносов Михаил Васильевич, Ньютон Исаак, Ньютон Исаак, Паскаль Блез, Паскаль Блез, Пифагор Самосский. Пифагор Самосский.
Исследовательская работа о судьбе машины, которая никогда не была и не будет изобретена, — вечного двигателя.
Оценить 1340 0
Российская Федерация, Тюменская область, ХМАО-Югра,
Октябрьский район, д. Нижние Нарыкары,
VII районная научная конференция молодых исследователей
Вечный двигатель
Направление: естественные науки и современный мир.
Научный руководитель:
Лепехин Александр Аркадьевич
деревня Нижние Нарыкары
Цель данной работы – доказать невозможность создания вечного двигателя.
Материалы и методы исследования:
- сравнение и обобщение полученного материала;
- математические расчеты и анализ полученных данных.
- работа в Power Point .
Актуальность исследования в том, что законы природы стоят выше любых самых благих наших пожеланий.
Вывод: все существующие естественно-научные законы (физики, химии и т.д.) строго соблюдаются. В первую очередь это касается закона сохранения энергии и второго начала термодинамики. Конечно, многие физические законы и модели несовершенны, однако пока не известны надежные экспериментальные данные, которые бы противоречили существующим законам. Считаю, что данная работа повысит интерес к к изучению физики и другим наукам.
Лепехин Александр Аркадьевич
деревня Нижние Нарыкары
План исследований
В своей работе я хочу рассказать о судьбе машины, которая никогда не была и не будет изобретена, — вечного двигателя. Казалось бы, в наше время научно-технической революции этим вопросом, ответ на который давно известен, уже никто всерьез не интересуется.
Безуспешные попытки создания вечного двигателя, служившие в недавнем прошлом предметом жарких научных дискуссий, давно миновали и, оказались сегодня отвергнутыми навсегда как следствие человеческих заблуждений.
И всё-таки, действительно ли эта задача принадлежит прошлому? Всем ли ясна мысль о неосуществимости вечного движения и невозможности построить перпетуум мобиле?
Ученые-статистики и картотеки патентных бюро свидетельствуют, что далеко не всем. С незапамятных времен в человеческом характере были скрыты стремление и потребность исследовать, изобретать, строить новые машины, решать сложные и запутанные задачи. И на свете всегда находится достаточно людей, которые, отвергая всеобщие законы механики и физики, неустанно продолжают свои несчетные попытки изобрести машину всех машин — перпетуум мобиле. Каков же результат упорного труда огромного числа изобретателей, с такой настойчивостью стремившихся создать вечный двигатель на протяжении многих столетий? Можно ли изобрести вечный двигатель?
На эти вопросы мы постарались ответить в нашей работе.
Актуальность исследования в том, что законы природы стоят выше любых самых благих наших пожеланий.
Рабочая гипотеза: еще никому не удалось сконструировать вечный двигатель, и составить рецепт эликсира бессмертия, так как все существующие законы природы строго соблюдаются.
Цель работы: доказать невозможность создания вечного двигателя.
В соответствии с этой целью нами были поставлены следующие задачи:
1. Раскрыть смысловое значение вечного двигателя;
2. Изучить историю создания вечного двигателя;
3.Исследовать устройства некоторых машин и выяснить, в чём их несостоятельность;
4. Оценить полученный материал, сделать выводы.
В ходе работы нами использовались различные методы исследования:
метод целенаправленной выборки: при работе с различной литературой, подборе примеров, иллюстрирующих их;
описательный метод: при описании двигателя, название которого рассматривается;
сопоставительный: при сопоставлении принципа действия вечных двигателей;
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Авторский сайт доктора технических наук, академика Российской академии экологи
Лепехин Александр Аркадьевич
деревня Нижние Нарыкары
Научная статья.
На протяжении многих столетий многие изобретатели пытались построить такую машину, которая совершала бы полезную работу, не потребляя при этом извне какой-либо энергии. Иначе говоря, они стремились создать энергию из ничего. Такую фантастическую машину назвали вечным двигателем, или перпетуум мобиле, что означает вечное движение.
Создавая вечный двигатель, изобретатели, проявляя смекалку, остроумие, выдумку, пытались использовать самые различные явления природы – силу тяжести, магнетизм, архимедову силу, свойство капилляров и другие.
«Перед нами стояла странная машина больших размеров, с первого взгляда похожая на тот станок, в котором подковывают лошадей; виднелись плохо тесаные деревянные столбы, перекладины и целая система колес, маховых и зубчатых; все это было неуклюже, не обстругано, безобразно. В самом низу, под машиной, лежали какие-то чугунные шары; целая куча этих шаров лежала и в стороне.
- Это она и есть? - спросил управляющий.
-Такое чудовище! Ты бы хоть немного обтесал ее.
- Да, она точно . не обтесана малость.
- Что же, вертится она? - спросил управляющий.
- Как же, вертится .
- Да у тебя есть лошадь, чтобы вертеть-то ее?
- Зачем же лошадь? Она сама, - отвечал Пыхтин и принялся показывать устройство чудища.
Главную роль играли те чугунные шары, которые были сложены тут же в кучу.
- Главная сила в этих вот шарах . Вот глядите: наперво шар бухнется на этот черпак . отсюда свистнет, подобно молнии, вон по этому желобу, а там его подденет тот черпак, и он перелетит, как сумасшедший, на то колесо и опять даст ему хорошего толчка, - такого то-есть толчка, от которого он зажужжит даже. А пока этот шар лежит, там уже свое дело делает другой.
Там уж он опять летит . бросится на тот черпак, перескочит на то колесо и опять р-раз! Так и далее. Вот она в чем штука- то . Вот я пущу ее.
Пыхтин торопливо метался по сараю, собирая разбросанные шары. Наконец, свалив их в одну кучу подле себя, он взял один из них в руку и с размаху бухнул его на ближайший черпак колеса, потом быстро другой, за ним третий. В сарае поднялось что--то невообразимое: шары лязгали о железные черпаки, дерево колес скрипело, столбы стонали. Адский свист, жужжание, скрежет наполнили полутемное место .
С VIII по XVII век над изобретением вечного двигателя работали ученые, среди которых можно встретить довольно крупных для того времени людей науки, например: Ньютон, Эйлер, Бернулли, Ломоносов, Ян Амос Каменский, Джоуль и многие другие. Но, начиная с 17 века, ученые постепенно прекратили это бесполезное занятие. Однако над осуществлением этой заманчивой, но бесплодной мечты продолжают работать еще и по сей день.
Вечный двигатель пытаются изобрести более 800 лет. За это время создано множество проектов и моделей. В Британское патентное бюро за вторую половину 19 века было предоставлено более 500 проектов вечных двигателей, а в России с 1915 по 1916 год в отдел изобретений Московского Военно-промышленного комитета поступило 28 проектов. Из-за большого числа заявок изобретателей на выдачу патентов на придуманные ими вечные двигатели, ряд национальных патентных ведомств и академий наук зарубежных стран (в частности, Парижская академия наук приняла запрет еще в 17-м веке), приняли решение вообще не принимать к рассмотрению заявки на изобретения вечного двигателя, поскольку это противоречит закону сохранения энергии.
История попыток создать вечный двигатель представляет собой в миниатюре историю познаний человека об окружающем мире.
С первобытных времен человек наблюдал вечное движение вокруг себя: восход и закат солнца, смену времен года, ветер, течение рек, приливы и отливы; причин же их и закономерностей он не понимал. Отсюда уверенность в том, что, коль скоро perpetuum mobile в принципе не просто существует, но всегда окружает человека, то он сможет его воспроизвести. Поэтому на ранней стадии работ над вечным двигателем научные и философские побуждения опережали экономически соображения.
Аналогичное колесо было описано и в астрономическом кодексе короля
Кастилии Алфонса Великого, относящемся к 1272 году.
Эта конструкция оказалась базовой: колесо, одна сторона которого должна всегда перевешивать другую, воспроизводится до наших дней.
Первым европейцем, автором вечного двигателя, считается французский архитектор Вийяр д Оннекур родом из Пикардии. В 1245 году он создает свой первый двигатель (рис.2). На ось, укрепленную в поперечных планках станины, надето свободно вращающееся колесо. К его ободу прикреплены на шарнирах семь стержней, имеющих на концах грузы. Колесо должно вращаться против часовой стрелки. Справа стержни с грузами прилегают к ободу колеса, а слева откидываются и являются продолжением спиц колеса. Таким образом грузы слева находятся значительно дальше от оси вращения колеса, чем грузы справа. На основании этого Вийяр д Оннекур считал, что равновесие колеса будет всегда нарушено, и оно будет вращаться вечно, не требуя постороннего подталкивания. Но…предположение не оправдалось. Сделав несколько оборотов, колесо останавливалось.
Почему двигатель не работал?Энергия, сообщенная колесу при пуске, оказывалась израсходованной на преодоление сил трения.
Двумя столетиями позже среди многих был предложен вечный двигатель, показанный на рисунке 3. Чертёж его обнаружен в записках и набросках знаменитого итальянского художника и учёного Леонардо да Винчи, жившего в 1452—1519 г. Сам он не занимался изобретательством вечного двигателя. По-видимому, этот чертёж попал к нему на заключение от какого-либо италь янского изобретателя.
В этом проекте неизвестного изобретателя XV — XVI веков повторяется идея конструкции вечного двигателя В. Д Оннекура. Здесь тоже есть колесо с семью откидываю щимися грузами. Но изобретатель погрузил одну треть его в воду, предполагая, что вес этой части колеса и грузов уменьшится по известному закону Архимеда: тело, погружённое в жидкость, теряет столько в весе, сколько весит вытесненная им жидкость. Но это усовершенствование не принесло успеха изобретателю. Потеря веса колеса, погружённого в жидкость, одинакова как справа от верти кальной линии, проведённой через ось колеса, так и слева.
Следовательно, такое усовершенствование не улучшало условий движения колеса.
Этот вечный двигатель, как и предыдущий, вращался лишь до израсходования на преодоление трения энергии, сообщённой ему при пуске. Беспрерывное вращение его было возможно только в том случае, если колесо под талкивали со стороны через некоторые промежутки времени.
Однако, как и прежде, попытки построить вечный двигатель продолжались.
Колёсный вечный двигатель с откидываю щимися грузами пыта лись изобрести и в XIX и XX столетиях. В 1869 году француз из Лиона Жан Клюпо получил в Англии патент на колёс ный вечный двигатель. Через год на такой же вечный двигатель Виль ям Г. Чепер получает американский патент вечно го двигателя. Конструкция состояла из чётного количества - двенадцати откидывающихся грузов (рис. 4). Вращаться он должен по часовой стрелке. Но это последнее соображение изобретателя — самообман.
В конце XVII и начале XVIII века механик Яков Лей польд простым вычислением доказал, невозможность колёсных вечных двигателей.
От центра каждого груза и от центра оси вращения колеса вечного двигателя он провёл перпендикуляры на горизон тальную линию АБ (рис. 4). Далее для простоты решения Я. Лейпольд рассматривал эту линию АБ как рычаг, опирающийся в точке О, то есть в точке пересечения перпендикуляра, опущенного на линию АБ от центра оси колеса. Грузы же, приложенные к воображаемому рычагу, он рассматривал как силы, стремящиеся повернуть колесо по часовой стрелке с правой стороны, а с левой — против часовой стрелки.
Теперь мы обратимся к одному из правил механики о моменте силы.
Момент силы — это произведение силы на плечо. Под действием силы 8 кг , например, приложенной к плечу длиной 750 мм от оси вращения возникает момент силы: 8 • 750 = 6000 кг•мм. Под действием этого момента рычаг ВД должен вращаться вокруг точки Г. В расчёте момент сил, действующих на рычаг АБслева от опоры О на отрезке АО,можно выразить следующими цифрами:5 кг • 350 мм + 5 кг • 340 мм + 5 кг • 275 мм + 5 кг • 240 мм + 5 кг • 190 мм + 5 кг • 120 мм + 5 кг • 110 мм = 8125 кг • мм.
Этот момент сил, равный 8125 кг •мм, стремится повер нуть рычаг АБ вокруг точки О против часовой стрелки.
Момент сил, действующих на рычаг АБсправа от опоры О на отрезке ОБ,можно выразить так: 5 кг • 500 мм+5 кг • 445 мм + 5 кг • 430 мм + 5 кг • 250 мм = 8125 кг • мм.
Этот момент сил, равный 8125 кг • мм, стремится повер нуть рычаг АБ вокруг точки О по часовой стрелке. Моменты сил справа и слева от опоры О одинаковы, следовательно, рычаг АБ будет находиться в равновесии. Отсюда ясно, что вечные двигатели подобного рода не могут вращаться за счёт того, что грузы с одной стороны колеса отстоят значительно дальше, чем с другой.
Известный механик середины XVII века Эдуард Сомерсет, маркиз Вустерширский, в свои пятьдесят лет решил заняться постройкой вечного двигателя доселе невиданных размеров. Честолюбивые намерения преданного короне дворянина нашли полную поддержку у его государя Карла I . Вместе со своими помощниками маркиз соорудил огромное колесо диаметром более 4 метра с размещенными по его периметру 14 грузами весом по 50 фунтов каждый. Идея изобретателя: колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно. (рис. 5). Но двигатель не работал.
Объяснить это можно так: хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны.
Приведу исторический факт, произошедший с нидерландским математиком
С.Стевиным в 1857 году. Работая над вечным двигателем он поставил такой эксперимент. Соединив 14 шаров в одну цепь, он накинул ее на трехгранную призму в надежде, что шары, скатываясь по наклонной грани, вовлекут в движение всю цепь и создадут за счет этого непрерывное ее вращение (рис. 6). Но несмотря на страстное желание изобретателя, шары не захотели непрерывно вращаться, а неподвижно зависали в накинутом на призму положении. Зато эта неподвижная система навеяла ему идею равновесия. Данный результат и вошел в научную терминологию как закон равновесия сил на наклонной плоскости.
Вращения вечного двигателя невозможно добиться применением откидывающихся грузов, перекаты вающихся шариков, переливающейся ртути или другой жидкости и прочих усовершенствований.
И всё же изобретателей вечного двигателя не убеждали подобные бесспорные расчёты. Многие стремились изобре сти вечные двигатели других конструкций.
В начале сороковых годов XIX в. Майеру удалось сформулировать один из важнейших законов современной физики — закон сохранения энергии , согласно которому энергия в произвольной замкнутой системе при любых процессах, происходящих в системе, остается величиной постоянной и лишь переходит из одной формы в другую.
Майер прекрасно сознавал равносильность закона сохранения энергии и утверждения о невозможности создания перпетуум мобиле. Так, об отрицательном отношении к вечному двигателю он писал в 1842 г. своему другу В. Гризингеру :
Любые попытки построить вечный двигатель сводятся к попытке создать замкнутую систему, которая сама себя, в отсутствие всякого внешнего источника, обеспечивает энергией в достаточном объеме. При этом количество этой энергии, затрачиваемой системой на совершение некоей работы, должно быть равно количеству энергии, которая производится и выделяется при этом (т.е. так или иначе превращается в тепло. Яркий пример энергопотери такого рода – нагревание любого работающего двигателя). Короче говоря, общая конечная сумма энергии всегда равна ее общей начальной сумме. Энергия не возникает и не исчезает сам по себе, а переходит в другую форму.
Прослеживая историю, можно заметить, что одни изобретатели и ученые горячо верили в возможность создания вечного двигателя, другие - упорно сопротивлялись этому, отыскивая все новые истины. Галилео Галилей, доказывая, что любое имеющее тяжесть тело не может подняться выше того уровня, с которого оно упало, открыл закон инерции.
Обращаясь к истории науки, мы должны признать, что многовековые споры о возможности создания перпетуум мобиле в значительной мере способствовали углублению наших знаний о законах природы и, в частности, о законах механики.
В своей работе я доказал, что неудачи в изобретениях, привели ученых к выводу, что вечный двигатель противоречит всеобщему закону природы. Этот закон есть закон сохранения и превращения энергии. Он утверждает, что энергия не может ни возникать из ничего, ни уничтожаться: отдельные виды энергии могут лишь переходить друг в друга. Таким образом, перпетуум мобиле противоречит закону сохранения и превращения энергии, поэтому его создание невозможно.
Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня. М.: Мир, 1984.
Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Авторский сайт доктора технических наук, академика Российской академии экологии
- новый сайт Андрея Мельниченко, разработки по свободной энергии.
- Лаборатория Альтернативных Источников и Преобразователей Энергии
- Это русский сайт, где собраны переведенные на русский язык различные патенты, идеи, статьи.
- Книга о секретах Тесла и получении неограниченной вакуумной энергии.
- Англоязычный сайт с информацией по тематикам, обсуждаемым на этом форуме.
- Историческое прошлое, схемы вечных двигателей. идеи, мечты, полеты фантазии.
- Разные модели вечных двигателей.
- О свободной энергии.
- Статья о способах получения бесплатной энергии и о преградах на пути получения бесплатной энергии.
Вечный двигатель будоражит умы ученых и изобретателей всего мира. Сейчас многие одержимы им примерно так же, как в свое время алхимики были одержимы идеей получения золота из свинца. Все из-за того, что он — вечный двигатель — принесет очень много пользы не только в краткосрочной перспективе, но и на далекое будущее. Главное понимать, что вечный двигатель это не совсем то, что многие себе представляют. Это куда более продвинутая вещь, но в то же время более простая, чем принято считать. А еще есть несколько концепций такого двигателя. Давайте разберемся с некоторыми из них.
Вечный двигатель это то, что невозможно даже в теории. Он противоречит сам себе.
Можно ли запатентовать вечный двигатель
Прежде всего стоит определится, что запатентовать вечный двигатель невозможно. То есть, если вы найдете способ обмануть законы физики, вам, конечно, скажут спасибо, но коммерческих прав на свое изобретение вы иметь не будете. Максимум, вы получите Нобелевскую премию и сможете рассчитывать на всемирное уважение. Если вас это устраивает — стоит постараться и поработать в этом направлении.
Патенты на вечный двигатель перестали рассматриваться очень давно. Например, Патентное ведомство США не принимает такие заявки уже более ста лет, а Парижская академия наук с 1775 года не рассматривает проекты таких двигателей.
Что такое вечный двигатель
Если говорить о том, что такое вообще вечный двигатель, то все основные определения сводятся к тому, что это воображаемое устройство, которое работает неограниченно долго. А самое главное, у него должен быть КПД более 100%. То есть количество выдаваемой им энергии должно быть больше, чем та, которую он потребляет для работы. Это вечный двигатель первого рода.
На латыни вечный двигатель будет Perpetuum Mobile
Есть еще понятие вечного двигатель второго рода. Такой механизм должен получать тепло от одного резервуара и полностью превращать его в работу. Такой тип вечного двигателя невозможен по определению, так как это противоречит первому и второму закону термодинамики.
Может показаться, что космос в некотором роде можно назвать системой вечного двигателя, но это тоже не так. Светила рано или поздно погаснут, а планеты, спутники и галактики, которые движутся в пространстве, только кажутся вечными. На самом деле они постепенно рассеивают свою кинетическую энергию за счет сопротивления солнечного ветра, притяжения других объектов, теплового излучения и даже гравитационных волн.
Эта штука миллиарды лет крутится сама по себе, но она не может считаться вечным двигателем.
В космосе это почти незаметно, так как расстояние и размеры тел огромны, а силы сопротивления минимальны, но потеря энергии все равно есть. Проще говоря, если дать нашей планете бесконечное количество времени вращения, исключив изменения остальных факторов, рано или поздно она просто остановится. На самом деле все немного сложнее и в реальности ее притянет к Солнцу, но суть вы поняли.
Рев двигателей и комендантский час: как SpaceX вынудила жителей Техаса продать свои дома
Можно сказать, что двигатель тоже рано или поздно остановится, если дать ему бесконечно много времени (все равно мы не проверим), но именно для этого и есть требование, что вечный двигатель должен производить больше энергии, чем потреблять. Даже если он будет вырабатывать на ничтожную долю процента больше энергии, чем заберет, он сам сможет обеспечить себя ”топливом”.
Немного юмора на тему вечного двигателя. Вот он!
Как сделать вечный двигатель
В мире было предпринято бесчисленное количество попыток сделать вечный двигатель. Конструкции предлагались самые разные, но объединяло их одно — все они не прошли проверку и не стали настоящим вечным двигателем. Хотя, на первый взгляд может показаться, что некоторые предложенные ниже конструкции будут работать, но это ошибка. Максимально близко к настоящей концепции вечного двигателя может приблизиться конструкция магнитного двигателя.
Вечный двигатель на магнитах
Конструкция вечного двигателя на магнитах может показаться простой и гениальной одновременно, но в ней есть одно ”но”. Прежде всего, магнит, даже самый хороший, не может давать энергию бесконечно и его сила магнетизма со временем будет уменьшаться. В итоге, двигатель просто перестанет работать. Хотя изначально идея действительно не плохая.
Идея вечного двигателя стала активизироваться в умах изобретателей с появленим неодимовых магнитов. Их пытались применить где угодно, а Майкл Брэди даже сделал двигатель, который запатентовал, хоть и не как вечный.
Такие вещи немного завораживают:
Суть в том, что магнит притягивает расположенные на вращающемся колесе ответные части и проводит конструкцию в движение. Конструкция проста и незамысловата, но даже если не учитывать потери от трения или просто исключить их, поместив систему в вакуум, двигатель все равно не будет вечным. Как раз из-за того, что магниты со временем теряют свои свойства.
Первый вечный двигатель
В любом деле кто-то должен быть первым. Пионер был и в ”вечнодвигателестроении” — им стал индийский математик Бхаскара. Упоминание вечного двигателя встречается в его рукописях, которые датируются XII веком.
В этих рукописях математик описывает механизм, который приводится в движение за счет перетекания ртути или другой жидкости внутри трубочек, которые надо разместить по окружности колеса. Конструкция выглядит перспективной из-за того, что жидкость на одной стороне колеса всегда будет находиться дальше от его центра.
Примерно так выглядел концепт первого вечного двигателя.
В реальности такая система не работает. Если сделать только две трубочки на разных сторонах колеса, то его действительно перевесит, но когда их много, разное положение жидкости в каждом все равно уравновесит систему и вращения не будет.
У Бхаскара были последователи, которые предлагали вместо жидкости использовать меняющие свое положение грузы. Кончено, все эти проекты были обречены на провал и постепенно первоначальная идея конструкции вечного двигателя сменялась другими.
Одна из вариаций на тему вечного двигателя Бхаскара.
Вечный двигатель Архимеда
На самом деле сам Архимед не изобретал никакого вечного двигателя. Он только сформулировал закон, согласно которому и работает следующая система. С этим законом знаком каждый, кто хоть раз бросал в воду мяч, поплавок или другой надувной предмет.
Так как то, что весит меньше, чем вода, выталкивается ей, это тоже можно использовать в качестве вечного двигателя и подобные концепты были. Например, можно попробовать поместить в систему шарики, которые будут всплывать из воды и раскручивать двигатель.
В этой конструкции не учтено только то, что невозможно сдержать выду в резервуаре, а если и возможно, то она будет давить на входящие поплавки с такой силой, которую не смогут компенсировать всплывающие.
Проблема в том, что в замкнутой системе ”отработанные” шарики надо снова погружать в воду, а на это нужно больше энергии, чем появляется при всплывании. Именно поэтому система почти моментально придет в равновесие и перестанет двигаться. Если только не заставить жидкость находиться с одной стороны, то удержать ее без потерь будет невозможно. Если ее постоянно подливать, то такой механизм уже не будет соответствовать основным требованиям, предъявляемым к вечному двигателю.
Самая большая подводная лодка и история создания субмарин
Вечный двигатель на противовесах
Еще одна система вечного двигателя подразумевает использование смещенной системы, в которой подвешенные на цепь грузы должны тянуть за собой всю конструкцию.
Вот так должна выглядеть эта система и крутиться против часовой стрелки, но она очень быстро придет в состояние равновесия.
Такую конструкцию предложил нидерландский математик Симон Стевин. В цепочку должны быть объединены 14 шаров. Эту цепочку надо перекинуть через треугольную призму. Согласно задумке, с одной стороны будет в два раза больше шаров и они будут тянуть всю систему. При этом шары, которые висят снизу, не участвуют в процессе, так как уравновешены и не должны мешать работе на призме.
Звучит здорово и логично, но та часть системы, где шаров в два раза больше, имеет более пологую плоскость и составляющая силы тяжести шаров с этой стороны будет меньше. В итоге, система опять придет в равновесие и быстро остановится.
Это тоже не вечный двигатель, а просто игрушка, так как кинетическая энергия будет теряться.
Почему невозможно создать вечный двигатель
В первую очередь, создание вечного двигателя невозможно из-за того, что он нарушает многие сформулированные и проверенные столетиями (и тысячелетиями) законы физики. Выработать в результате движения больше энергии, чем затрачено на приведение системы в движение, просто невозможно.
С другой стороны, многое раньше считалось невозможным. Вдруг человечество так до сих пор и не смогло найти фундаментальную ошибку ученых прошлого? Если вы хотели попробовать — попробуйте! Если не хотели заниматься этим, но у вас есть идея, которой вы готовы поделиться, то сделайте это в нашем Telegram-чате или в комментариях к статье.
Читайте также: