سوال ابدی ماشین حرکت دائمی. دستگاه حرکت دائمی مایع برای ماشین

تصور کنید که شما تلفن همراههرگز تخلیه نمی شود، رانندگان کلمه "سوخت گیری" را نمی دانند و اندام های مصنوعی طولانی تر از اندام های واقعی کار می کنند. امروز حتی بچه ها هم می دانند که باید برای همه چیز هزینه کرد و در مدرسه یاد می دهند که هیچ چیز از هیچ حاصل نمی شود. با این حال، چند صد سال پیش، دانشمندان استدلال کردند که مسافران قطار قطعاً در اثر خفگی در هوای رقیق می میرند و گاوها با دیدن اتومبیل ها سقط جنین می کنند. زمان تغییر می کند. ابدیت چیست؟ زمان وجود کیهان؟ او بیش از اندازه کافی انرژی دارد. آیا ساخت موتوری که از ذخایر پنهان کیهان استفاده کند، با یک دوره گارانتی «تا بیگ بنگ بعدی» واقعاً غیرممکن است؟

آرزوی دست نیافتنی هر مهندس. سنگ فیلسوفی مکانیک. ابزار کلاهبرداران باهوش و ویژگی بسیاری از کارهای خارق العاده. با دستگاه حرکت دائمی آشنا شوید.

غیرممکن ممکن است

حرکت دائمی امکان پذیر است. حداقل با مکانیک کوانتومی و قانون اول نیوتن مغایرتی ندارد (یک نقطه مادی در حالت سکون باقی می ماند یا حرکت یکنواختتا زمانی که تأثیرات خارجی این حالت را تغییر دهد). چندی پیش، ستاره شناسان دانشگاه مینه سوتا یک "هیچ بزرگ" را در فضا کشف کردند - فضای خالی حدود یک میلیارد سال نوری. اگر تصور کنیم که هیچ فعل و انفعالی در آن وجود ندارد، سنگی که به آنجا پرتاب می شود حرکت می کند سرعت ثابتتا مرگ کیهان یعنی تقریبا برای همیشه.

با این حال، وقتی صحبت از یک ماشین حرکت دائمی می شود، معمولاً منظور سیستمی است که انرژی بیشتری نسبت به مصرف خود تولید می کند (از دست دادن آن در اثر اصطکاک، مقاومت هوا و غیره) که به لطف آن می توان از آن برای هر نیاز خانگی استفاده کرد. قبل از اختراع بخار یا درایوهای الکتریکیتنها منبع انرژی جهانی و متحرک ماهیچه ها بودند. مکانیسم های فنر و آونگ فقط برای اعمال نیروهای کوچک برای مدت طولانی (ساعت ها) مناسب بودند. قوی ترین موتورهای ثابت آب و آسیاب های بادی بودند.

این امر مکانیک را به شدت محدود کرد. به عنوان مثال، در قرون وسطی ساختن یک پنکه سقفی یا پله برقی کار سختی نبود، اما چه کسی می‌توانست آن‌ها را برای روزها بدون وقفه اجرا کند؟ کاملاً منطقی است که مردم رویای یک منبع "رایگان" انرژی را در سر می پرورانند. تخیل آنها توسط فناوری های آن زمان محدود بود، بنابراین با استانداردهای امروزی ماشین های حرکت دائمی دوران باستان لمس کننده و ابتدایی به نظر می رسیدند.

چهار دلیل برای باورهای غلط

اولین و ساده ترین نوع دستگاه حرکت دائمیبر اساس برخی جادوییاثرات به عنوان مثال، رمان‌های ولز از ماده معجزه‌آسا «کاوریت» با خاصیت ضد جاذبه قوی یاد می‌کنند. اگر چرخی بسازید که نیمی از آن از کاوریت ساخته شده باشد، با شتاب ثابت می چرخد. در دنیای فانتزی، یک ماشین حرکت دائمی مورد تقاضا نیست، زیرا به جای ساخت یک مکانیسم دست و پا گیر، همیشه می توانید یک طلسم دائمی (تمیز کردن اتاق در "شاگرد جادوگر" دیزنی، یا قابلمه ای که مقدار بی پایانی فرنی می پزد. در افسانه اندرسن).

دستگاه حرکت دائمی نوع دوم - ” مکانیزم غیر ممکن"- در نقض عمدی قوانین طبیعت عمل می کند و ماهیت صرفاً نظری است. یک مثال خوبآسیاب آبی هنرمند هلندی موریس اشر (1898-1972) به عنوان چنین طراحی متناقضی عمل می کند.

به سوم - ” ذهنی«نوع دستگاه حرکت دائمی به واحدی اطلاق می‌شود که برای مدت طولانی کار می‌کند که حتی چند جان انسان برای رد کردن «ابدیت» آن کافی نیست. منبع انرژی در اینجا معمولاً نوعی پدیده طبیعی "ابدی" است.

مثلا تماشا کن " اتمس» شرکت سوئیسی Jaeger-LeCoultre از نوسانات روزانه دمای هوا کار می کند. آنها با اتیل کلرید پر شده اند که با گرم شدن منبسط می شود و فنر را می پیچد. برای به حداقل رساندن اصطکاک، آونگ پیچشی تنها 1 دور در دقیقه انجام می دهد (150 برابر کندتر از یک ساعت معمولی). یک درجه اختلاف برای دو روز کارکردن ساعت کافی است. از نظر تئوری، این ساعت می تواند بیش از یک مالک زنده بماند. اما در عمل دوره تضمینسرویس مدل های مختلف Atmos 20-30 ساله است.

تیک تاک در دانشگاه اوتاگو (داندین، نیوزیلند) وجود دارد ساعت های مکانیکیساخته شده توسط آرتور بورلی در سال 1864. آنها با تغییر در فشار اتمسفر و دمای روزانه شروع می شوند. این ساعت 143 سال است که کار می کند. این آزمایش طولانی ترین آزمایش در جهان در نظر گرفته می شود، اما اصطلاح "حرکت دائمی ذهنی" در اینجا قابل استفاده نیست. آنها چندین بار برای تمیز کردن، عیب یابی و همچنین در موارد نادری که میانگین دما و فشار روزانه ثابت بود متوقف شدند. قدیمی ترین ساعت کار در جهان زنگ های کلیسای جامع سالزبری (بریتانیا) است که در حدود سال 1386 نصب شده است.

نوع بعدی دستگاهی که می توان آن را با دستگاه حرکت دائمی اشتباه گرفت عمدا پیچیده استمکانیسم های بلندمدتی که کارهای ابتدایی را انجام می دهند. برای افراد عادی درک هدف و اصول کار خود دشوار است.

در مواجهه با چنین "ماشین حرکت دائمی"، می توانید 99٪ مطمئن باشید که "مخترع" آن است. سرکش. پیچیدگی های بیش از حد طراحی فقط برای گیج کردن ناظر و پنهان کردن منبع واقعی حرکت (معمولاً یک فنر قدرتمند که در محور توخالی یک چرخ دنده پنهان شده است) مورد نیاز است.

انواع مشکوک

فیزیکدانان ماشین های حرکت دائمی را به دو نوع طبقه بندی می کنند.

هر ماشینی که انرژی دریافت می کند کار و (یا) گرمای معادل آن تولید می کند. اگر کار یا گرما بیشتر از انرژی باشد، با یک ماشین حرکت دائمی روبرو هستیم نوع اول- محبوب ترین در بین مخترعان. بیایید تصور کنیم که یک نابغه تاریک چرخی نامتعادل را روی یک بلبرینگ معجزه آسا قرار داده است. کافی است یک بار آن را فشار دهید - و باید بچرخد و شتاب بگیرد تا تکه تکه شود. به این "نقض قانون بقای انرژی" می گویند.

موتور نوع دومگرمای محیط را به طور کامل به کار تبدیل می کند و قانون دوم ترمودینامیک را نادیده می گیرد. امروزه پیشنهاداتی وجود دارد مبنی بر اینکه اگر ما در مورد تغییر نه تنها گرما، بلکه انرژی تاریک یا ماده تاریک صحبت می کنیم که بزرگترین بخش جهان ما از آن ساخته شده است، ایجاد ظاهری از چنین وسیله ای هنوز امکان پذیر است.

تاریخ جاودانه

اولین ماشین حرکت دائمی تقریباً 9 قرن پیش اختراع شد. ریاضیدان و ستاره شناس هندی باسکارا دومپیشنهاد شد ظروف دارای جیوه را به چرخ بچسبانند، طوری خم شوند که در حین چرخش از یک سر ظرف به طرف دیگر جریان یابد. طبق نقشه او چرخ مدام می چرخید. به احتمال زیاد، برای دانشمند فقط نمادی از چرخه ابدی وجود (سامسارا، "جریان") بود.

بهاسکرا به سختی مدل فلسفی خود را یک ماشین حرکت دائمی می دانست، اما محققان عرب و اروپایی این موضوع را کاملا جدی گرفتند. چرخ نامتعادل به یک کلاسیک از "ماشین حرکت دائمی" تبدیل شده است. در قرن سیزدهم، یک معمار فرانسوی ویلارد دو هانکوراز همان طرح استفاده کرد و جیوه را با چکش جایگزین کرد. در عمل، چنین چرخی یک نقطه تعادل پیدا می کند و حتی بدون اینکه یک چرخش کامل انجام دهد متوقف می شود.

لئوناردو داوینچیبه ایده یک ماشین حرکت دائمی علاقه مند شد، چندین نقاشی ایجاد کرد و اعلام کرد که حتی یک چنین دستگاه کار نخواهد کرد. او از تمام تلاش های مخترعان برای ایجاد یک "چرخ جادویی" دیگر انتقاد کرد، اما ایده عدم امکان اساسی یک ماشین حرکت دائمی تنها دویست سال بعد به بدیهی تبدیل شد - زمانی که در سال 1775 آکادمی علوم پاریس پذیرش درخواست های ثبت اختراع را متوقف کرد. چنین دستگاه هایی در همان زمان، لئوناردو نقاشی‌هایی از یک آسیاب آبی که توسط آب بیرون آمده توسط آن می‌چرخد، بدون ارائه نظرات انتقادی به‌جای گذاشت. اینکه آیا او یک ماشین حرکت دائمی روی آب را ممکن می‌دانست، ناشناخته است.

ای کاشفان حرکت همیشگی، چقدر نقشه های بیهوده در چنین تلاش هایی ایجاد کرده اید! کیمیاگران بهتر شوید!

لئوناردو داوینچی

شوق چرخ های نامتعادل جای خود را به مد داده است مدارهای بسته"دستگاه A دستگاه B را می چرخاند که دستگاه A را حرکت می دهد." فیلسوف، ستاره شناس و کیمیاگر مارک آنتونی زیمارا(1460-1523)، که با آسیاب آبی داوینچی آشنایی نداشت، آسیاب بادی را توصیف کرد که توسط دم‌های عظیمی که توسط چرخش همین آسیاب بادی به حرکت در می‌آمد، دمیده می‌شد.

در سال 1610، مخترع هلندی کورنلیوس دربلاولین ساعت مکانیکی را با خود سیم پیچی در اثر تغییرات فشار اتمسفر ساخت. این دستگاه که یک کره طلایی بود و نه تنها ساعت ها، بلکه تاریخ ها و فصل ها را نیز نشان می داد، طبق استانداردهای آن زمان مانند یک "ماشین حرکت دائمی" واقعی به نظر می رسید. دربل به عنوان یک جادوگر و کیمیاگر به شهرت رسید.

به سختی می توان گفت که چقدر خوب اجرا شده است (به عنوان مثال، ساعت Atmos توسط بهترین مهندسان سوئیسی در طی چندین دهه ساخته شده است). اما با توجه به اینکه دربل استعداد فوق العاده ای داشت (او یک میکروسکوپ با دو لنز، یک زیردریایی برای نیروی دریایی انگلیس ساخت، یک دستگاه جوجه کشی با ترموستات اختراع کرد که به طور خودکار دما را تنظیم می کرد، و همچنین سعی کرد یک تهویه مطبوع ایجاد کند)، منطقی است که فرض کنید که ساعت او می تواند برای چندین ماه، اگر نه سال ها، بدون خرابی کار کند.

کیمیاگران شیمی مدرن را ایجاد کردند و طراحان ماشین های حرکت دائمی موتورهای معمولی را ایجاد کردند. در سال 1662، ادوارد سامرست، مارکز ووستر (یک نظریه پرداز برجسته در زمینه حرکت دائمی) تصمیم گرفت اولین موتور بخار جهان را که اختراع خودش بود، بر روی برج قلعه راگلان در ولز نصب کند که آب را از طریق لوله ها بالا می برد. متأسفانه پول برای او تنگ بود و سرمایه گذاران جرات سرمایه گذاری در چنین پروژه خارق العاده ای را نداشتند.

پایان ابدیت

آخرین و درخشان ترین دوره ساخت موتورهای کلاسیک با حرکت دائمی در اواسط قرن 18 اتفاق افتاد، یعنی در زندگی. یوهان ارنست الیاس بسلر(1680-1745)، که نام مستعار Orffyreus (کریپتوگرام Bessler) را اختراع کرد.

او مردی بسیار عجیب بود - لاف زن، آزاردهنده، خسته کننده، با شخصیت بد و عادات پارانوئید. طبق شواهدی که به دست ما رسیده، او به عنوان ساعت سازی کار می کرد. در سال 1712، بسلر اعلام کرد که بر راز حرکت دائمی تسلط یافته است. او ابتدا سعی کرد یک چرخ بی وقفه با بار اندک را به ساکنان شهر کوچک گرا آلمان نشان دهد، اما استانی ها تحت تاثیر این منظره قرار نگرفتند.

بسلر شروع به سفر در سراسر کشور، انتشار رساله های علمی و ساخت مدل های بزرگتر از موتور خود کرد. به دلایلی او نمی خواست این کار را انجام دهد مدل های جمع و جور، و چرخ های چوبی را با قطر حدود 4 متر طراحی کرد. فعالیت شدید او مورد توجه دانشمندان قرار گرفت. نمونه‌های نمایشی از مگا چرخ‌ها به دقت مورد بررسی قرار گرفتند، اما هیچ نشانه‌ای از کواکری یافت نشد.

تصمیم گرفته شد که یک آزمایش در مقیاس کامل انجام شود. در 12 نوامبر 1717، با حضور مقامات دولتی، یکی از چرخ های چرخان به قطر 3.5 متر در اتاقی در قلعه وایسنشتاین قرار داده شد و تمام پنجره ها و درها محکم قفل شدند. دو هفته بعد در اتاق باز شد. چرخ همچنان می چرخید. سپس اتاق تا 4 ژانویه 1718 مهر و موم شد. یک سال بعد، مردم وارد اتاق شدند و دیدند که چرخ با همان فرکانس به چرخش خود ادامه می دهد.

این قبلا جالب بود انجمن سلطنتی لندن می خواست این اختراع را بخرد. بسلر بلافاصله بیست هزار پوند (پول کلان در آن زمان) درخواست کرد. آنها تصمیم گرفتند چرخ را دوباره بررسی کنند، اما بسلر ناگهان عصبانی شد و مخلوق او را شکست - ظاهراً به این دلیل که دانشمندان دیگر نتوانند ایده های او را بدزدند.

این مخترع به سفر در سراسر کشور ادامه داد و نشان داد مدل های مختلفچرخ ها: چرخش فقط در یک جهت و توقف فقط با تلاش بسیار زیاد و همچنین چرخش در هر جهت و توقف بدون هیچ مشکلی. در سال 1727، خدمتکار بسلر اظهار داشت که مکانیسم های او توسط مردی در اتاقی دیگر به حرکت در آمده است. هرگز نمی‌توان این خوانش‌ها را تأیید کرد، اما شهرت مهندس برای همیشه آسیب دید. بسلر پس از سقوط از آسیاب بادی که در حال ساخت آن بود جان باخت. او یادداشت های رمزگذاری شده نامفهومی را پشت سر گذاشت و فرزندانش را وادار به تعجب کرد - آیا او یک دیوانه، یک نابغه عجیب و غریب یا یک جادوگر درخشان بود؟

بگذار نور باشد

ایزاک آسیموف ایده ایجاد انرژی از هیچ را تایید نکرد. او معتقد بود که بشریت با «سوختن» ستارگان رشد خواهد کرد. این نمی تواند برای همیشه دوام بیاورد، اما نویسنده با ظرافت همیشگی خود از موقعیت بیرون آمد: در داستان "آخرین سوال"، دو تکنسین مست از یک ابر رایانه سوالی در مورد چگونگی معکوس کردن آنتروپی و افزایش عمر جهان پرسیدند. انرژی بی نهایت). این ابررایانه تریلیون‌ها سال فکر می‌کرد، دائماً در حال تکامل بود و در پایان جهان، پس از مرگ گرمایی کیهان، پاسخ را پیدا کرد و گفت: بگذار نور باشد. این را می توان به صورت زیر فهمید: انرژی ابدی است، اما نمی توان برای همیشه از آن استفاده کرد. دیر یا زود همه چیز باید از نو شروع شود. چارلز با دیدن کلون زاده فکر خود در حال عمل، وحشت کرد و به نیویورک گریخت و در آنجا توسط مخترع معروف رابرت فولتون افشا شد. دومی متوجه شد که دستگاه به طور متناوب کار می کند و با مردی که اهرم را می چرخاند، تسمه ای را پیدا کرد که از آن به اتاق بعدی منتهی می شد. یک آمریکایی دیگر - جان کیلی(1827-1898) - بیان کرد که انرژی را می توان از اتر به دلیل ارتعاشات یک چنگال تنظیم استخراج کرد. او به کلاهبرداری و حتی جادوگری متهم شد، اما فریبکار موفق شد سرمایه گذاران را به مدت 27 سال فریب دهد و آنها را برای ساختن مدل صنعتی موتور فریب دهد. تنها پس از اینکه کیلی زیر تراموا افتاد، مشخص شد که مدل‌های او روی آن کار می‌کنند هوای فشرده. کلاهبردار قوانین بسیاری را نقض کرد - اما نه ترمودینامیک. در طول قرن‌های 19 و 20، چنین دستگاه‌هایی به تغذیه «مخترعین» و کارگران خود در مطبوعات زرد ادامه دادند - تنها با این تفاوت که اصطلاحات «سیالات کیهانی» و «اتر فراگیر» با «ترموهسته‌ای سرد» یا «گرمای سرد» جایگزین شدند. فیزیک جایگزین». گاهی اوقات نه تنها بد، بلکه بسیار بد به پایان می رسید - برای مثال، در سال 1966، یک مجار آمریکایی جوزف پاپ(سازنده خودخوانده زیردریایی جت) موتوری را آزمایش کرد که روی مخلوطی از گازهای بی اثر کار می کرد. این انفجار یک کشته و دو زخمی بر جای گذاشت. اما همه چنین مواردی ماهیت جنایی نداشتند. یک دانشمند کاملا جدی توماس هنری موری(1892-1974) مکرراً عملکرد دستگاهی را به همه نشان داد که "انرژی تابشی از خلاء" را جمع آوری کرده و آن را به برق تبدیل می کرد. دستگاه چند روز متوالی کار کرد. کارشناسان آن را بالا و پایین مطالعه کردند، اما هیچ کس نتوانست منبع انرژی را پیدا کند. صنعتگران می خواستند آن را بخرند، مورای نپذیرفت و تنها نسخه کار از بین رفت. این دانشمند بعداً شکایت کرد که چندین گلوله به او شلیک شد، خانواده‌اش تهدید شد و آزمایشگاه‌هایش به طور دوره‌ای مورد حمله قرار گرفتند. مخترع راز وسیله ای که انرژی کیهانی را جمع آوری می کرد (هر چه که بود) با خود به گور برد. ترسیم مرز بین نبوغ و جنون بسیار دشوار است. یک فیزیکدان دیگر - بلغاری استفان مارینوفاظهار داشت که از کمون فرقه مسیحی "Meternita" (لیندن، سوئیس)، که اعضای آن "الهام از بالا" دریافت کردند و یک مولد انرژی الکتریکی بی پایان به نام "Testatika" ساختند، بازدید کرد. سال هاست که فعالیت می کند و نیازهای انرژی کل جامعه را پوشش می دهد. اندکی پس از این افشاگری، مارینوف از پله های کتابخانه دانشگاه گراتس پرید. طرفداران تئوری های توطئه اغلب به یاد می آورند استنلی مایر، که به دلیل تلاش برای فروش موتوری که با آب کار می کرد محاکمه شد. به گفته طراح، تکانه‌های الکتریکی ضعیف با فرکانس ویژه، آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کنند و سپس به جای بخارات بنزین و قدرت از آن استفاده می‌کنند. ژنراتور ماشینبرای ادامه تجزیه آب کافی است. استنلی پس از بدست آوردن مقداری ثروت از این کلاهبرداری، در سال 1998 به طور ناگهانی در یک رستوران درگذشت. افراد آگاهشکی نیست که او توسط سرمایه گذاران نفتی و عوامل دولتی مسموم شده است.

* * *

هیچ چیز برای همیشه ماندگار نیست، حتی موتورها. دیوانگان نجیب دنیای باستان وسایلی را طراحی کردند که نمی فهمیدند و خود را متقاعد کردند که ماشین هایشان برای همیشه دوام خواهند آورد. آنها با حقه بازانی جایگزین شدند که معجزات نبوغ را فقط در زمینه پنهان کردن منابع واقعی انرژی موتورهای خود نشان می دادند. نابغه های ناشناخته امروزی با ارائه محبوب ترین منبع - مقدار بی پایان برق - تلاش می کنند "به مردم نزدیک تر" شوند. در همین حال، در حالی که آنها در حال تنظیم دقیق ژنراتورهای خود هستند، می توانید یک ویدیو را با چند دلار در وب سایت آنها خریداری کنید که یک مدل آزمایشی را در عمل نشان می دهد. قبلاً ارزان‌تر بود - برای دیدن چرخش چرخ در انبار فقط چند سکه مسی هزینه می‌شد.

اکثر تلاش‌های صادقانه برای اختراع یک ماشین حرکت دائمی از سوی افرادی انجام می‌شود که دانش خاصی از فیزیک ندارند، اما با «دست‌های طلایی» و از «خارش خلاقانه» رنج می‌برند. جالب اینجاست که حدود یک سوم آنها مستمری بگیر هستند. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، پروژه‌های آن‌ها مبتنی بر ایده‌های چند صد ساله است و نویسندگان به یک «اختراع» محدود نمی‌شوند. بینش تقریباً هر روز به آنها می رسد، بنابراین نقشه های انقلابی نه در واحدها، بلکه در کیلوگرم به دفتر ثبت اختراع می رسد.

به یک معنا، ماشین حرکت دائمی واقعاً در قالب جستجوی ابدی خود وجود دارد، و در یک چرخه بسته کار می‌کند: آنچه طبیعت‌گرایان قرون وسطایی بر آن سوختند، اکنون دوباره روی نیمکت‌های آزمایش خودنمایی می‌کنند. اما شاید این برای بهترین باشد، زیرا زمانی یک پمپ بخار به این روش اختراع شد و ارشمیدس، قبل از اینکه فریاد بزند "اورکا!"، فقط می خواست خود را بشوید.

• دستگاه حرکت دائمی از نوع اول- یک موتور (یک ماشین خیالی) که قادر به انجام بی پایان کار بدون مصرف سوخت یا سایر منابع انرژی است. وجود آنها با قانون اول ترمودینامیک در تضاد است. طبق قانون بقای انرژی
• دستگاه حرکت دائمی از نوع دوم- یک ماشین خیالی که وقتی به کار گرفته می شود، تمام گرمای استخراج شده از اجسام اطراف را به کار تبدیل می کند (به دیو ماکسول مراجعه کنید). آنها با قانون دوم ترمودینامیک در تضاد هستند. طبق قانون دوم ترمودینامیک، تمام تلاش ها برای ایجاد چنین موتوری محکوم به شکست هستند.

داستان

متحرک هندی یا عربی دائمی با رگ های کوچک مورب ثابت که تا حدی با جیوه پر شده است.

تلاش برای مطالعه مکان، زمان و دلیل پیدایش ایده یک ماشین حرکت دائمی کار بسیار دشواری است. نام بردن از اولین نویسنده چنین طرحی کمتر دشوار نیست. اولین اطلاعات در مورد موبایل Perpetuum ظاهراً شامل اشاره‌ای است که در شاعر، ریاضی‌دان و ستاره‌شناس هندی بهاسکارا می‌یابیم، و همچنین یادداشت‌های فردی در نسخه‌های خطی عربی قرن شانزدهم که در لیدن، گوتا و آکسفورد ذخیره شده‌اند. در حال حاضر، هند به درستی خانه اجدادی اولین ماشین های حرکت دائمی در نظر گرفته می شود. بنابراین، بهاسکارا، در شعر خود که مربوط به حدود 1150 است، یک چرخ خاص را با رگ های باریک و بلند که به صورت مورب در امتداد لبه متصل شده اند، توصیف می کند که نیمه پر از جیوه است. اصل کار این اولین متحرک مکانیکی دائمی بر اساس تفاوت در لحظه های گرانش ایجاد شده توسط مایع حرکت در ظروف قرار گرفته در محیط چرخ بود. بهاسکارا چرخش چرخ را خیلی ساده توجیه می‌کند: «چرخ پر از مایع، که بر روی محوری قرار دارد که روی دو تکیه‌گاه ثابت نصب شده است، به‌طور پیوسته خود به خود می‌چرخد». اولین پروژه های یک ماشین حرکت دائمی در اروپا به دوران توسعه مکانیک، تقریباً در قرن سیزدهم باز می گردد. در قرن 16 تا 17، ایده یک ماشین حرکت دائمی به ویژه گسترده شد. در این زمان، تعداد ماشین های حرکت دائمی ارسال شده به دفاتر ثبت اختراع به سرعت افزایش یافت. کشورهای اروپایی. در میان نقاشی های لئوناردو داوینچی، حکاکی با طراحی یک ماشین حرکت دائمی پیدا شد.

طراحی های ناموفق ماشین های حرکت دائمی از تاریخ

برنج. 1. یکی از قدیمی ترین طرح های دستگاه حرکت دائمی

در شکل شکل 1 یکی از قدیمی ترین طرح های یک ماشین حرکت دائمی را نشان می دهد. این نشان دهنده چرخ دنده ای است که در فرورفتگی های آن وزنه هایی که به لولاها متصل می شوند، متصل می شوند. هندسه دندان ها به گونه ای است که وزنه های سمت چپ چرخ همیشه به محور نزدیکتر از سمت راست هستند. به نظر نگارنده، این امر مطابق قانون اهرم باید باعث چرخش دائمی چرخ شود. هنگام چرخش، وزنه ها به سمت راست حرکت می کنند و نیروی محرکه را حفظ می کنند.

اما اگر چنین چرخی ساخته شود بی حرکت می ماند. دلیل تفاوت این واقعیت این است که اگرچه وزنه های سمت راست دارای اهرم طولانی تری هستند، اما در سمت چپ تعداد آنها بیشتر است. در نتیجه، گشتاور نیروها در سمت راست و چپ برابر است.

برنج. 2. طراحی ماشین حرکت دائمی بر اساس قانون ارشمیدس

در شکل شکل 2 طراحی یک موتور دیگر را نشان می دهد. نویسنده تصمیم گرفت از قانون ارشمیدس برای تولید انرژی استفاده کند. قانون این است که اجسامی که چگالی آنها کمتر از چگالی آب است تمایل به شناور شدن به سطح دارند. بنابراین نویسنده مخازن توخالی را روی یک زنجیر قرار داده و نیمه سمت راست را زیر آب قرار داده است. او بر این باور بود که آب آنها را به سطح زمین می راند و زنجیره چرخ دار به این ترتیب بی انتها می چرخد.

موارد زیر در نظر گرفته نمی شود: نیروی شناور تفاوت بین فشار آب است که بر قسمت های پایین و بالایی جسم غوطه ور در آب وارد می شود. در طرحی که در شکل نشان داده شده است، این تفاوت تمایل دارد تا مخازنی را که در سمت راست شکل زیر آب قرار دارند، بیرون راند. اما پایین ترین مخزن، که سوراخ را مسدود می کند، تنها تحت تأثیر نیروی فشار روی سطح سمت راست خود قرار می گیرد. و از مجموع نیروی وارد بر تانک های باقی مانده بیشتر خواهد شد. بنابراین، کل سیستم به سادگی در جهت عقربه های ساعت حرکت می کند تا زمانی که آب از آن خارج شود.

پتنت ها و گواهی های حق چاپ برای ماشین های حرکت دائمی

ادبیات

• ووزنسنسکی N. N. در مورد ماشین های حرکت دائمی. م.، 1926.
• ایهاک روبینر اف. دستگاه حرکت دائمی. م.، 1922.
• کرپیچف V.L. گفتگو در مورد مکانیک. M.: GITL، 1951.
• ماخ ای. اصل صرفه جویی در کار: تاریخ و ریشه آن. سن پترزبورگ، 1909.
• مایکل اس. دستگاه حرکت دائمی دیروز و امروز. م.: میر، 1984.
• Ord-Hume A. حرکت دائمی داستان یک وسواس. م.: دانش، 1980.
• پرلمن یا. آی. فیزیک سرگرم کننده . کتاب 1 و 2. M.: Nauka، 1979.
• پترونین یو. چرا ایده ماشین حرکت دائمی در دوران باستان وجود نداشت؟// پترونین یو.یو. شبح قسطنطنیه: مشکلات لاینحل در فرهنگ روسیه و اروپا. - M.: KDU، 2006، ص. 75-82

یادداشت

بنیاد ویکی مدیا 2010.

در میان بسیاری از پروژه‌های «حرکت دائمی»، بسیاری از پروژه‌ها بر اساس شناور کردن اجسام در آب بودند. یک برج بلند به ارتفاع 20 متر پر از آب است. در بالا و پایین برج قرقره هایی وجود دارد که طناب محکمی به شکل کمربند بی پایان از آن پرتاب می شود. به طناب 14 جعبه مکعبی توخالی به ارتفاع یک متر تعبیه شده است که از ورقه های آهنی پرچ شده اند تا آب نتواند به داخل جعبه ها نفوذ کند. دو عکس ما را به تصویر می کشد ظاهرچنین برجی و مقطع طولی آن.

پروژه یک موتور آب "ابدی" خیالی.

ساختار برج شکل قبلی.

این نصب چگونه کار می کند؟ هر کسی که با قانون ارشمیدس آشنا باشد متوجه خواهد شد که جعبه ها در حالی که در آب هستند تمایل به شناور شدن دارند. آنها با نیرویی برابر با وزن آب جابجا شده توسط جعبه ها به سمت بالا منتقل می شوند، یعنی وزن یک متر مکعب آب، به تعداد دفعاتی که جعبه ها در آب غوطه ور می شوند تکرار می شود. از تصاویر می توان دریافت که همیشه شش جعبه در آب وجود دارد. این بدان معناست که نیرویی که جعبه های غوطه ور را به سمت بالا می برد برابر با وزن 6 متر مکعب آب است، یعنی 6 تن. آنها را پایین می کشد وزن خودجعبه ها، که با این حال، با باری از شش جعبه که آزادانه در خارج از طناب آویزان هستند، متعادل می شود.

بنابراین، طنابی که به این روش پرتاب می شود همیشه در معرض یک رانش 6 تنی قرار می گیرد که به یک طرف وارد شده و به سمت بالا هدایت می شود. واضح است که این نیرو طناب را مجبور می کند که بدون توقف بچرخد و در امتداد قرقره ها بلغزد و با هر چرخش کار 6000 * 20 = 120000 کیلوگرم بر متر را انجام دهد.

اکنون روشن است که اگر کشور را با چنین برج هایی پر کنیم، می توانیم حجم نامحدودی از آنها دریافت کنیم که برای پوشش همه نیازهای اقتصاد ملی کافی است. برج ها آرمیچر دینام ها را می چرخانند و انرژی الکتریکی را در هر مقداری تامین می کنند.

با این حال، اگر به این پروژه دقت کنید، به راحتی می توانید متوجه شوید که حرکت مورد انتظار طناب به هیچ وجه نباید رخ دهد.

برای اینکه طناب بی پایان بچرخد، جعبه ها باید از پایین وارد حوضچه آب برج شده و از بالا آن را ترک کنند. اما هنگام ورود به استخر، جعبه باید بر فشار ستونی از آب به ارتفاع 20 متر غلبه کند! این فشار به ازای هر متر مربع مساحت جعبه نه بیشتر و نه کمتر از بیست تن (وزن 20 متر مکعب آب) است. رانش به سمت بالا تنها 6 تن است، یعنی به وضوح برای کشیدن جعبه به داخل استخر کافی نیست.

در میان نمونه‌های متعدد موتورهای «ابدی» که صدها مورد از آنها توسط مخترعان شکست خورده اختراع شده‌اند، می‌توانید گزینه‌های بسیار ساده و شوخ‌آمیزی را پیدا کنید.

به تصویر نگاه کنید. بخشی از درام چوبی که بر روی یک محور نصب شده است، به طور مداوم در آب غوطه ور می شود. اگر قانون ارشمیدس درست باشد، آنگاه قسمت غوطه ور در آب باید به سمت بالا شناور شود و تا زمانی که نیروی شناور بیشتر از نیروی اصطکاک روی محور درام باشد، چرخش هرگز متوقف نخواهد شد...

پروژه دیگری از موتور آب "ابدی".

برای ساختن این موتور "همیشگی" عجله نکنید! مطمئناً شکست خواهید خورد: طبل تکان نمی خورد. چه خبر است، چه اشکالی در استدلال ما وجود دارد؟ معلوم شد که ما دستورالعمل ها را در نظر نگرفتیم نیروهای فعال. و آنها همیشه عمود بر سطح درام، یعنی در امتداد شعاع به محور، هدایت خواهند شد. از تجربه روزمره، همه می‌دانند که نمی‌توان چرخ را با اعمال نیرو در امتداد شعاع چرخ به چرخش درآورد. برای ایجاد چرخش، باید نیرویی عمود بر شعاع، یعنی مماس بر محیط چرخ اعمال شود. اکنون درک اینکه چرا، در این مورد، تلاش برای اجرای حرکت "همیشگی" با شکست به پایان می رسد دشوار نیست.

دستگاه حرکت دائمی برای قرن ها دانشمندان و مهندسان را شکار کرده است. در واقع، ایده ایجاد دستگاهی که دائما بدون اتلاف انرژی کار کند، بسیار وسوسه انگیز به نظر می رسد. دانشمندان می گویند آیا واقعاً امکان ایجاد آن وجود دارد؟

ماشین حرکت دائمی چیست؟

دستگاه حرکت دائمی یا Perpetuum Mobile یک وسیله تخیلی است. برخی بر این باورند که از نظر تئوری امکان ایجاد ماشینی وجود دارد که بدون صرف هیچ گونه منابع انرژی کار را به طور بی پایان انجام دهد. در همان زمان، دانشمندان به تدریج از این ایده ناامید شدند و اعتراف کردند که بهتر است تلاش برای ایجاد چنین وسیله ای را کنار بگذارند، زیرا آنها بیهوده بودند. عدم امکان ایجاد یک ماشین حرکت دائمی به عنوان اولین قانون ترمودینامیک فرض شده است. اما ایده یک ماشین حرکت دائمی همچنان مورد توجه است.

یک ماشین حرکت دائمی ایده آل باید تا پایان Big Freeze کار کند. طرفداران این نظریه بر این باورند که تا پایان زمان جهان با شتاب بسیار نرم منبسط خواهد شد. این فرآیند Big Freeze نامیده می شود و زمانی که کامل شود، پایان همه چیز خواهد بود. زمانی که این اتفاق خواهد افتاد دقیقا مشخص نشده است، اما هنوز تقریباً داریم 100 تریلیون سال بنابراین، یک ماشین حرکت دائمی باید حداقل به همان اندازه کار کند تا یک ماشین حرکت دائمی واقعی در نظر گرفته شود.

ماشین های حرکت دائمی چیست؟

Perpetuum Mobile به دو دسته موتورهای نوع اول و نوع دوم تقسیم می شود. موتورهای نوع اول می‌توانند بدون سوخت کار کنند - و به طور کلی بدون هزینه‌های انرژی که مثلاً وقتی قطعات مکانیزم روی یکدیگر ساییده می‌شوند، به وجود می‌آیند. موتورهای نوع دوم می توانند گرما را از اجسام سردتر اطراف استخراج کنند و از این انرژی در کار استفاده کنند.

پروژه های زیادی در اینترنت وجود دارند که ادعا می کنند بر روی طراحی ماشین حرکت دائمی کار می کنند. با این حال، اگر این پروژه ها را به دقت مطالعه کنید، مشخص می شود که همه آنها با ایده یک ماشین حرکت دائمی فاصله دارند. اما اگر کسی موفق به ساخت چنین وسیله ای شود، عواقب آن خیره کننده خواهد بود. اعتقاد بر این است که ما یک منبع ابدی انرژی - انرژی رایگان - دریافت خواهیم کرد.

متأسفانه، طبق قوانین اساسی فیزیک جهان ما، ایجاد یک ماشین حرکت دائمی غیرممکن است.

چرا ایجاد یک ماشین حرکت دائمی غیرممکن است؟

احتمالاً افراد زیادی هستند که می گویند "هرگز نگو هرگز"، به خصوص وقتی صحبت از علم باشد. تا حدودی این درست است. اما اگر معلوم شود که امکان ایجاد یک ماشین حرکت دائمی وجود دارد، فیزیک را همانطور که می شناسیم متحول خواهد کرد. معلوم می شود که مادر مورد همه چیز اشتباه می کردند و هیچ یک از مشاهدات قبلی ما معنی ندارد.

قانون اول ترمودینامیک قانون بقای انرژی است. بر اساس این قانون، انرژی نه می تواند ایجاد شود و نه از بین می رود - به سادگی از شکلی به شکل دیگر منتقل می شود. به منظور حفظ یک مکانیسم در حرکت ثابت، انرژی اعمال شده باید بدون اتلاف در آن مکانیسم باقی بماند. دقیقاً به همین دلیل است که ایجاد یک ماشین حرکت دائمی غیرممکن است.

برای ساخت یک ماشین حرکت دائمی از نوع اول، باید چند شرط را رعایت کنیم:

1. دستگاه نباید هیچ گونه قسمت "مالش" داشته باشد، هر قسمت متحرک نباید قسمت های دیگر را لمس کند، در غیر این صورت بین آنها اصطکاک ایجاد می شود. این اصطکاک در نهایت باعث از دست دادن انرژی دستگاه می شود. وقتی قطعات با هم تماس پیدا می کنند، گرما ایجاد می شود و این گرما است که انرژی است. با ماشین گم شده. شما خواهید گفت که پس باید دستگاهی با سطح صاف بسازید تا اصطکاک ایجاد نشود. اما این غیرممکن است، زیرا هیچ جسم کاملاً صافی وجود ندارد.
2. ماشین باید در خلاء و بدون هوا کار کند. این از شرط اول ناشی می شود. کارکردن ماشین در هر مکانی باعث از دست دادن انرژی آن به دلیل اصطکاک بین قطعات متحرک و هوا می شود. اگرچه تلفات انرژی در اثر اصطکاک هوا بسیار ناچیز است، اما برای یک ماشین حرکت دائمی این امر است مشکل جدی. اگر حتی حداقل اتلاف انرژی وجود داشته باشد، دستگاه شروع به از کار افتادن کرده و در نهایت به دلیل این تلفات به طور کامل متوقف می شود، حتی اگر زمان بسیار زیادی طول بکشد.
3. دستگاه نباید هیچ صدایی تولید کند. صدا نیز نوعی انرژی است و اگر ماشین صدایی تولید کند به این معنی است که انرژی خود را نیز از دست می دهد.

موتورهای نوع دوم که از گرمای اجسام اطراف استفاده می کنند، با قانون بقای انرژی مغایرتی ندارند. با این حال، این طرح های حیله گر در برابر قانون دوم ترمودینامیک ناتوان هستند: در یک سیستم بسته، انتقال خود به خود گرما از اجسام سردتر به اجسام گرم غیرممکن است. برای این کار به نوعی واسطه نیاز است. و برای اینکه واسطه کار کند، انرژی از منبع خارجی. علاوه بر این، هیچ برگشت پذیری واقعی وجود ندارد

اما مهمتر از همه، ایجاد یک ماشین حرکت دائمی ممکن است بی معنی باشد. مردم توقع دارند که اگر چنین وسیله ای ساخته شود، منبع انرژی رایگان دریافت کنیم. اما آیا این است؟ در واقع ما دقیقاً به همان اندازه انرژی دریافت خواهیم کرد که به این موتور می فرستیم. ما به یاد داریم که طبق قوانین فیزیک، که هنوز رد نشده اند، انرژی نمی تواند از هیچ ایجاد شود، فقط می تواند تبدیل شود. بنابراین، معلوم می شود که دستگاه حرکت دائمی وسیله ای بی فایده است.

در سال 1685 در یکی از شماره های لندن مجله علمی"معاملات فلسفی" پروژه یک موبایل دائمی هیدرولیک پیشنهاد شده توسط فرانسوی دنیس پاپین را منتشر کرد که قرار بود اصل عملکرد آن پارادوکس شناخته شده هیدرواستاتیک را رد کند. همانطور که از تصویر مشخص است، این دستگاه شامل یک ظرف است که به یک لوله C شکل مخروطی تبدیل شده است که به سمت بالا خمیده شده و انتهای باز آن بر لبه ظرف آویزان شده است.

نویسنده پروژه فرض می‌کرد که وزن آب در قسمت وسیع‌تر ظرف لزوماً از وزن مایع موجود در لوله بیشتر می‌شود، یعنی. در قسمت باریک آن این بدان معنی است که مایع با گرانش خود باید خود را از ظرف خارج کند و وارد لوله شود، که از طریق آن دوباره باید به ظرف بازگردد - در نتیجه به گردش مداوم آب در ظرف دست می یابد.

چرا فکر می کنید «ماشین حرکت دائمی» در ویدیو کار می کند؟

متأسفانه، پاپن متوجه نشد که عامل تعیین کننده در در این مورداین مقدار متفاوتی نیست (و همراه با آن وزن متفاوتی از مایع در قسمت های پهن و باریک ظرف)، بلکه اول از همه ویژگی ذاتی در همه ظروف ارتباطی بدون استثنا است: فشار مایع در خود ظرف و در لوله منحنی همیشه یکسان خواهد بود. پارادوکس هیدرواستاتیک دقیقاً با ویژگی های این فشار اساساً هیدرواستاتیک توضیح داده می شود.

در غیر این صورت پارادوکس پاسکال نامیده می شود، بیان می کند که فشار کل، یعنی. نیرویی که مایع بر کف افقی ظرف فشار می آورد تنها با وزن ستون مایع بالای آن تعیین می شود و کاملاً مستقل از شکل ظرف است (مثلاً دیواره های آن باریک یا منبسط می شود). بنابراین، مقدار مایع.

گاهی حتی افرادی که در خط مقدم علم و فناوری معاصر کار می کردند قربانی چنین باورهای غلطی می شدند. به عنوان مثال خود دنیس پاپین (1647-1714) - مخترع نه تنها "دیگ پاپا" و دریچه اطمینان، اما همچنین پمپ سانتریفیوژو مهمتر از همه - اول موتور بخاربا سیلندر و پیستون پاپین حتی وابستگی فشار بخار به دما را ثابت کرد و نشان داد که چگونه می توان هم خلاء و هم خلاء را بدست آورد فشار خون بالا. او شاگرد هویگنس بود، با لایب نیتس و دیگر دانشمندان بزرگ زمان خود مکاتبه داشت و عضو انجمن سلطنتی انگلستان و آکادمی علوم در ناپل بود. و اینجا مردی است که به حق یک فیزیکدان بزرگ و یکی از بنیانگذاران مهندسی برق حرارتی مدرن (به عنوان خالق) در نظر گرفته می شود. موتور بخار)، همچنین در حال کار بر روی یک دستگاه حرکت دائمی است! نه تنها این، او یک ماشین حرکت دائمی را پیشنهاد می کند که اشتباه اصل آن برای علم معاصر کاملاً آشکار بود. او این پروژه را در مجله Philosophical Transactions (لندن، 1685) منتشر کرد.

برنج. 1.. مدل ماشین حرکت دائمی هیدرولیک توسط D. Papin

ایده ماشین حرکت دائمی پاپین بسیار ساده است - در اصل یک لوله زونکا است که وارونه شده است (شکل 1). از آنجایی که وزن آب در قسمت پهن ظرف بیشتر است، نیروی آن باید از نیروی وزن ستون باریک آب در لوله نازک C بیشتر باشد. بنابراین، آب دائماً از انتهای لوله نازک تخلیه می شود. به ظرف پهن تنها چیزی که باقی می ماند این است که چرخ آب را زیر نهر قرار دهیم و دستگاه حرکت دائمی آماده است!

بدیهی است که این در واقع کار نخواهد کرد. سطح مایع در یک لوله نازک در همان سطح یک لوله ضخیم است، مانند هر ظرف ارتباطی (مانند سمت راست شکل 1.).

سرنوشت این ایده توسط پاپین مانند سایر نسخه های ماشین های حرکت دائمی هیدرولیک بود. نویسنده هرگز به آن بازنگشت ، زیرا یک تجارت مفیدتر - یک موتور بخار - انجام داده بود.

داستان اختراع دی. افراد با استعداد، هر بار به محض اختراع دستگاه حرکت دائمی بوجود می آید؟

بعداً به این موضوع باز خواهیم گشت. اگر به گفتگو در مورد پاپین ادامه دهیم، چیز دیگری نامشخص است. نه تنها قوانین شناخته شده هیدرولیک را در نظر نمی گیرد. از این گذشته ، در آن زمان او در موقعیت "مقیم موقت آزمایشات" در انجمن سلطنتی لندن بود. پاپین، با مهارت های تجربی خود، به راحتی می توانست ایده پیشنهادی خود را در مورد یک ماشین حرکت دائمی آزمایش کند (همانطور که دیگر پیشنهادات خود را آزمایش کرد). چنین آزمایشی را می توان به راحتی در نیم ساعت انجام داد، حتی بدون توانایی های یک "متصدی آزمایش". او این کار را نکرد و به دلایلی مقاله را بدون بررسی چیزی به مجله فرستاد. پارادوکس: یک دانشمند تجربی و نظریه پرداز برجسته پروژه ای را منتشر می کند که با یک نظریه از قبل تثبیت شده در تضاد است و آزمایشی آزمایشی نشده است!

متعاقباً، بسیاری از ماشین‌های حرکت دائمی هیدرولیکی با روش‌های دیگر بالا بردن آب، به‌ویژه مویرگی و فیتیله (که در واقع همان چیز هستند) پیشنهاد شدند. آنها پیشنهاد کردند که مایع (آب یا روغن) را از رگ پایینی به ظرف بالایی از طریق یک مویرگی خیس یا فتیله بلند کنند. در واقع، با این روش می توان یک مایع را تا یک ارتفاع معین بالا برد، اما همان نیروهای کشش سطحی که باعث بالا آمدن شد، اجازه نمی دهد مایع از فتیله (یا مویرگی) به داخل ظرف بالایی جریان یابد.

در ویدیو چه اتفاقی می افتد؟

هنگامی که مایع در قیف ریخته می شود، طبق قانون رگ های ارتباطی، سطوح باید یکسان باشد، اما با تاخیر زیادی به داخل لوله می ریزد، بنابراین، زیر پایه چوبی ظرفی وجود دارد که از آن آب می آید. پمپ می شود، زیرا در وسط متوقف می شود و جاری نمی شود.این متحرک هیدرولیک دائمی قرون وسطی که دارای خطا است، فرضاً وزن بیشتر قیف آب را از لوله خارج می کند، اما اینطور نیست. هر قطر لوله و هر شکلی مهم نیست، سطوح به سادگی تراز می شوند