Короткая жизнь вечных двигателей или Перпетуум Мобиле Вопросы для игры «Что? Где? Когда? и Почему?» Работа Гриневич Людмилы Александровны, учителя физики. - презентация

1 Короткая жизнь вечных двигателей или Перпетуум Мобиле Вопросы для игры «Что? Где? Когда? и Почему?» Работа Гриневич Людмилы Александровны, учителя физики МОУ СОШ 1 г. Богданович 2011 г. Короткая жизнь вечных двигателей или Перпетуум Мобиле

2 Мартын: Что такое perpetuum mobile? Бертольд: Perpetuum mobile, то есть вечное движение. Если найду вечное движение, то я не вижу границ творчеству человеческому... видишь ли, добрый мой Мартын, делать золото задача заманчивая, открытие, может быть, любопытное, но найти perpetuum mobile... О!... А. С. Пушкин Сцены из рыцарских времён

3 Немного о вечном…» Предисловие или «Немного о вечном…» Вечное движение люди видели вокруг себя! По небу вечно движется Солнце, Луна и планеты, вечно вращается вокруг своей оси Земля… Вечно текут реки, и вечно бегут гонимые ветром облака… Люди даже научились использовать вечное движение воды и ветра, построив водяные и ветряные мельницы. Поэтому неудивительно, что умами учёных и инженеров завладела дерзкая мысль: если вечное движение существует в природе, значит, и человек может создать вечный двигатель и заставить его служить себе!

4 Но…Учёные и инженеры того времени не замечали принципиального различия между вечным движением и вечным двигателем. Вопрос 1: Вопрос 1: В чём же состоит это различие? При каких условиях возможно вечное движение? Ответ

5 В 1775 году Французская Академия Наук вынесла решение о запрете на рассмотрение любого типа моделей так называемых "вечных двигателей ". Перпетуум - мобиле легче изобрести, чем запатентовать. Леонид Крайнов-Рытов Вопрос 2: Какое устройство называют «вечным двигателем»? И почему появилось такое решение? Ответ

6 Классификация «вечных двигателей» 1. "Вечный двигатель первого рода" - замкнутая система, осуществляющая непрерывное движение только за счет энергии данной системы, без получения энергии (в любой форме) извне. 2. "Вечный двигатель второго рода", в отличие от "вечного двигателя первого рода", использует какой - либо "нетрадиционный" вид энергии поступающий извне. Вопрос 3: Вопрос 3: Какие законы термодинамики запрещают создание «вечных двигателей» первого и второго рода? Ответ

7 Колесо с откидывающимися грузами На рис. 1 показана одна из древнейших конструкций вечного двигателя. Она представляет зубчатое колесо, в углублениях которого прикреплены откидывающиеся на шарнирах грузы. Геометрия зубьев такова, что грузы в левой части колеса всегда оказываются ближе к оси, чем в правой. По замыслу автора, это, в согласии с законом рычага, должно было бы приводить колесо в постоянное вращение. При вращении грузы откидывались бы справа и сохраняли движущее усилие. Вопрос 4: Почему, если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным? Ответ

8 На рис. показано устройство такого двигателя. Автор решил использовать для выработки энергии закон Архимеда. Закон состоит в том, что тела, которые легче воды, стремятся всплыть на поверхность. Поэтому автор расположил на цепи полые баки и правую половину поместил под воду. Он полагал, что вода будет их выталкивать на поверхность, а цепь с колёсами, таким образом, бесконечно вращаться. Вопрос 5: Вопрос 5: Найдите ошибку в конструкции двигателя, основанного на законе Архимеда Ответ

9 Проект магнитного perpetuum mobile английского епископа Джон Вилкенса (18 в.) 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. Вопрос 6: Вопрос 6: Почему такой двигатель работать не будет? Ответ

10 Автоматический подзавод часов Основа устройства ртутный барометр крупных размеров: чаша с ртутью, подвешенная в раме, и опрокинутая над ней горлышком вниз большая колба с ртутью. Сосуды укреплены подвижно один относительно другого; при увеличении атмосферного давления колба опускается и чаша поднимается, при уменьшении же давления наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону и через систему зубчатых колес поднимают гири часов. Вопрос 7: Почему данное устройство не является вечным двигателем? Ответ

11 «Задача должна быть кусачей, иначе она не задача» Ответ на 1 вопрос: Различие между вечным движением и вечным двигателем в том, что в вечном двигателе колесо не только должно вечно вращаться, но и должна совершаться полезная работа при этом. Вечное движение возможно, если полностью устранить трение. Таким, например, является движение по инерции, когда на тело не действуют другие тела: при этом тело движется вечно с постоянной скоростью. И колесо вращалось бы вечно, если бы можно было устранить трение полностью. Однако, даже при полном отсутствии трения вечный двигатель, т.е. устройство, которое совершало бы работу без потребления энергии, был бы невозможен. Сегодня мы знаем, что это следствие закона сохранения энергии.

12 «Если задачу никак не удаётся решить, её следует поцеловать и оставить в покое» Др. китайская мудрость Ответ на 2 вопрос: Ответ на 2 вопрос: «Вечным двигателем» называют устройство, которое способно само себя приводить в действие и при этом совершать полезную работу. В решении Академии (1775 г., примерно за 70 лет до открытия закона сохранения энергии) записано: «Построение вечного двигателя абсолютно невозможно… При отсутствии трения тело, приведённое в движение, постоянно бы в нём оставалось, но не передавало бы силу другому телу. Поэтому такое вечное движение оказалось бы совершенно бесполезным с точки зрения практической». Как следует из этих слов, французские академики хорошо понимали различие между вечным движением и вечным двигателем!

13 «Все люди ошибаются, но великие люди сознаются в ошибках» Б.де Фонтенель Ответ на 3 вопрос: Ответ на 3 вопрос: Создание вечного двигателя первого рода, который способен бесконечно совершать работу без затрат топлива, противоречит закону сохранения энергии для тепловых процессов, то есть 1-му закону термодинамики. Вечный двигатель второго рода воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел невозможен, так как его создание противоречит второму закону термодинамики.

14 Ответ на 4 вопрос: Ответ на 4 вопрос: Если такое колесо изготовить, оно останется неподвижным. Причина этого факта заключается в том, что хотя справа грузы имеют более длинный рычаг, слева их больше по количеству. В результате моменты сил справа и слева оказываются равны. Моментом силы называют произведение силы на плечо силы: M = Fl «Люби истину, но будь снисходителен к заблуждениям» Ф. Вольтер

15 Ответ на 5 вопрос: Ответ на 5 вопрос: Здесь не учтено следующее: выталкивающая сила это разница между давлениями воды, действующими на нижнюю и верхнюю части погруженного в воду предмета. В конструкции, приведённой на рисунке, эта разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части рисунка. Но на самый нижний бак, который затыкает собой отверстие, 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. В задачах тех ищи удачи, где получить рискуешь сдачи

16 «Ошибка одного – урок другому » Д. Рей Ответ на 6 вопрос: Ответ на 6 вопрос: 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 притяжения к магниту.

17 «Мало иметь хороший ум, главное – хорошо его применять» Рене Декарт Ответ на 7 вопрос: Ответ на 7 вопрос: Устройство не является вечным двигателем, так как необходимая для работы часов энергия «черпается» из окружающей среды. По сути это мало чем отличается от ветряного двигателя разве что исключительно малой мощностью.

18 «Для того, чтобы совершенствовать ум, надо больше размышлять, чем заучивать» Рене Декарт

19 Источники информации: %E8%E3%E0%F2%E5%EB%FC %E8%E3%E0%F2%E5%EB%FC 5. Михал С. Вечный двигатель вчера и сегодня / Пер. с чеш. И. Е. Зино; Предисл. А. Т. Григорьяна.. М.: Мир, с. (В мире науки и техники) экз. 6. Перельман Я. И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.Е. Ф. Билимович Физические викторины в школе. Пособие для учителей.- М., Просвещение 7. Большая книга афоризмов. – Ростов н/Д.: Владис (составление Л.Н. Цимбаловой), 2001