Конспект по физике для 7 класса «Невозможность создания вечного двигателя». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое вечный двигатель. Почему невозможно создание вечного двигателя.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Невозможность создания вечного двигателя
С давних пор люди хотели создать неисчерпаемый, само возобновляющийся источник энергии – вечный двигатель (от лат. perpetuum mobile).
ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Механизм, безостановочно двигающий себя, и, кроме того, совершающий какую-либо полезную работу, например поднимающий груз, является вечным двигателем. Много времени и труда было потрачено на создание подобного двигателя. Первые проекты вечного двигателя относят к XIII в. Обладание им было даже более заманчивым, чем владение искусством делать золото из других, более дешевых металлов, которым занимались древние алхимики. В эпоху перехода к машинному производству, в XVI—XVII вв., количество проектов неуклонно возрастало. Выли придуманы сотни вечных двигателей, но ни один из них не действовал так, как планировалось изначально.
Неправильное понимание физических законов, действующих в каждой конкретной конструкции, а также общности закона сохранения энергии и приводило в конечном счёте к краху самой идеи вечного двигателя.
МЕЧТА О ВЕЧНОМ ДВИГАТЕЛЕ
К концу XVIII в. укрепилось убеждение в невозможности создания вечного двигателя, и с 1775 г. Французская Академия Наук отказалась рассматривать подобные проекты. В середине XIX в., с установлением закона сохранения энергии, была доказана принципиальная неосуществимость этой идеи. Таким образом, вечный двигатель остаётся лишь красивой мечтой, манящей, но абсолютно недостижимой.
Эта мечта используется фокусниками и разного рода ловкачами при показах «самодвижущихся» агрегатов. В действительности в каждом из них спрятаны часовой механизм с пружиной или незаметно подключённый электродвигатель, позволяющий им двигаться довольно долго, однако же не вечно. Можно ввести в заблуждение зрителей, но нарушить законы природы не получится.
От perpetuum mobile следует отличать мнимые вечные двигатели — механизмы, работающие за счёт природных запасов энергии (солнечной, ядерной и т. д.).
ЗАКОН АРХИМЕДА И ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Один из проектов вечных двигателей основан на применении закона Архимеда. В этой конструкции используется замкнутая в кольцо верёвка или цепочка из тел легче воды, часть которой находится в жидкости, а часть — вне её. Автор полагал, что вода будет выталкивать тела на поверхность, а цепь с колесами бесконечно вращаться.
Главный фактор, который не учтён в этой конструкции, состоит в следующем. Чтобы цепочка шариков вращалась, шары должны входить в сосуд с жидкостью снизу и покидать его сверху. Но, поступая в сосуд с жидкостью, шар должен преодолевать давление столба жидкости высотой h, которая существенно превышает его радиус. При этом давление столба жидкости на поверхность шара сверху будет много больше, чем выталкивающая сила, действующая на шарик, полностью погружённый в жидкость.
АРХИМЕДОВ ВИНТ И ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Ещё один проект вечного двигателя использует такое устройство, как архимедов винт (сейчас он применяется, в частности, в мясорубках). Архимедов винт вращается водяным колесом и поднимает воду, которая попадает в небольшой резервуар, надает и заставляет колесо крутиться, вращать винт и поднимать следующую порцию воды.
Для пуска этого вечного двигателя надо сначала совершить работу — наполнить резервуар. При падении воды на лопатки колеса она в лучшем случае (при полном отсутствии трения и других потерь) могла бы совершить такую же работу. Но в действительности часть энергии постоянно расходуется на трение. Поэтому винт подаёт всё меньше и меньше воды, и наконец наступает тот момент, когда резервуар пуст и вечный двигатель останавливается.
НЕУРАВНОВЕШЕННЫЕ ГРУЗЫ
Идея использования неуравновешенных грузов для конструкции вечного двигателя оказалась настолько заманчивой, что развенчать её удалось только к началу XVII в. нидерландскому математику и механику Симону Стевину. В самом простом случае замкнутую цепочку шаров располагают так, чтобы они оказались неуравновешенными и способными скользить друг за другом. Предполагалось, что при скольжении одни шары будут тянуть за собой другие и движение будет бесконечным.
Основная ошибка в рассуждениях заключается в следующем. Если шары находятся в неуравновешенном состоянии, то они должны двигаться с ускорением и разогнаться до бесконечности, что на практике совершенно невозможно.
Следовательно, малое количество шаров может уравновесить большее количество шаров, всё дело здесь в направлении действующих сил и умении правильно их определять.
ДЛЯ СПРАВКИ:
Симон Стевин (1548–1620). Нидерландский математик и физик. Изучал движение по наклонной плоскости, гидростатику, ввёл в употребление десятичные дроби.
Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Невозможность создания вечного двигателя»: .
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).
Пройти онлайн-тест «»