Різне

Вічні двигуни

11.07.2016

IT-Day

Інформаційні технології сьогодні

Вічні двигуни

07.06.2009 11:36 Адміністратор

Рейтинг користувачів:Вічні двигуни
Вічні двигуни
Вічні двигуни
Вічні двигуни
Вічні двигуни
/ 95

Гірший Кращий

Вічні двигуни
Давно відомо, що ідея вічного двигуна нездійсненна, однак вона дуже цікава і пізнавальна з точки зору історії розвитку науки і технологій. Адже у пошуках вічного двигуна вчені змогли краще зрозуміти основні фізичні принципи. Більш того, винахідники вічного двигуна є яскравими прикладами для вивчення деяких аспектів людської психології: винахідливості, наполегливості, оптимізму і фанатизму.

Вічний двигун (perpetuum mobile, perpetual motion machine) – пристрій, засноване на механічних, хімічних, електричних або інших фізичних процесах. Будучи запущеним один раз, він зможе працювати вічно і зупиниться лише при впливі на нього ззовні.

Вічні двигуни поділяються на дві великі групи.

Вічні двигуни першого роду не витягують енергію з навколишнього середовища (наприклад, тепло), при цьому фізичний і хімічний стан його частин також залишається незмінним. Машини такого роду не можуть існувати виходячи з першого закону термодинаміки.

Вічні двигуни другого роду отримують тепло з навколишнього середовища і перетворюють його в енергію механічного руху. Такі пристрої не можуть існувати виходячи з другого закону термодинаміки.

Сьогодні ми вже не можемо обмежуватися лише механікою (адже є електрика, магнетизм і т. д.), тому з’явилися дві категорії вічних двигунів. Перші з них є природними (perpetuum mobile naturae), а другі фізичними, або штучними (perpetuum mobile physicae).

Планети мільярдами років обертаються навколо Сонця, будучи прикладом вічного руху. Це було помічено ще дуже давно. Природно, вчені хотіли повторити цю картину Божого творіння у зменшеному масштабі, за що часто вважалися єретиками і ставали жертвами інквізиції. У той же час, єзуїти надавали вічному двигуну величезне значення і таємно працювали над його створенням.

Механічний вічний двигун. Початок.

Археологічні дослідження виявили, що в Стародавній Греції ідея нескінченного руху не викликала особливого інтересу. Знання грецьких інженерів і вчених про механіці були досить великі, про це свідчать деякі знахідки (наприклад, механізм Герона). Природних джерел сили, як, наприклад, водяних коліс і праці рабів, було достатньо для потреб Греції. Конструкторська винахідливість була, в основному, спрямована на створення механічних іграшок і храмових автоматів, що створюють ілюзію самостійного руху. Було знайдено всього кілька текстів 2000-річної давності з згадкою вічного двигуна.

На Сході ж ідея вічного двигуна була поширена широко. Перша згадка про вічному двигуні, сконструйованим індійським математиком і астрономом Брахмагупта (Brahmagupta) відноситься до 624 році н. е. У своїй праці «Brahmasphutasiddhanta» він описав вічний двигун так: «Сконструювати з світлих порід дерева колесо з порожніми рівномірно розподіленими спицями, заповнити спиці до половини ртуттю і запечатати, помістити колесо на горизонтальну вісь. У частині спиць ртуть буде підніматися вгору, а в інших спускатися, забезпечуючи безперервний рух».

Вічні двигуни

Лалла (Lаlla), інший індійський астроном, в 748 році написав трактат «Sisyadhivrddhida Tantra», що описує схожий механізм, відрізняється тільки формою порожнистих спиць.

Вічні двигуни

Близько 1150 року черговий індійський математик і астроном Баскара (Bhaskara) у праці «Siddhanta Siromani» описав механізм з порожніми трубками, розташованими по окружності колеса. Він писав: «Ця машина рухається з великою силою. Тому що ртуть з одного боку ближче до осі, ніж з іншого». Очевидно, він думав, що така конструкція постійно виводить систему з рівноваги, підтримуючи вічний рух. Вважається, що він так і не випробував свій пристрій (як, втім, і багато інших винахідники вічних двигунів).

Вічні двигуни

Починаючи з 12 століття основні принципи конструкції вічного двигуна модифікувалися і об’єднувалися, щоб у кінцевому підсумку стати частиною історії технологій. Навіть сьогодні деякі винахідники звертаються до цих «незбалансованим колесах». Описані конструкції несли в собі не тільки технічний, але і релігійний і філософський сенс, як би уособлюючи нескінченну зміну пір року і реінкарнацію, тому багато храмів використовували ці символи. А самі вічні двигуни такої конструкції дістали назву індійських (в іншій трактуванні перських або арабських).

Вічні двигуни

В Середні століття близько 1235 року архітектор Віллар де Оннекур (Villard-de Honnecourt) зацікавився ідеєю вічного двигуна і був спантеличений невдачами своїх сучасників. Щоб показати їх неуцтво, він намалював просту, але досить оригінальну машину. Її безперервний рух забезпечувалося за рахунок непарної кількості рухомих важких молотків, прикріплених до обода колеса.

Вічні двигуни

Міркування Виллара досить прості. Він помилково вважав, що завжди з одного боку осі будуть знаходиться чотири молотка, а з іншого три, створюючи постійний дисбаланс. Він не усвідомлював, що система в цілому буде прагнути до статичної рівноваги, коли з кожної сторони будуть перебувати по три молотка і один внизу. Повчально, що і сьогодні деякі потрапляють у цю пастку.

В епоху Відродження інтерес до вічного двигуна був воістину величезний. Наприклад, велика кількість креслень з описом конструкції вічного двигуна було зроблено архітектором Франческо ді Джорджо (Francisco di Georgio). Один з досить непоганих варіантів ми бачимо на малюнку. Це гідроприводна млин з додатковою помпою.

Вічні двигуни

Машина використовує безперервну циркуляцію води (рециркуляційна млин). Оскільки ззовні вода не надходить, то такі механізми іноді називають aqua morta, тобто «мертва вода». Падаюча вода запускає велике вертикальне колесо, яке допомогою зубчастої передачі приводить в рух млин. Щоб підняти воду вгору використовуються колінчастий вал і два важеля, скріплених з віссю колеса, що приводять у рух дві помпи з циліндричними поршнями.

Джорджіо описав кілька таких конструкцій, частина з яких непрактичні, хоча і при впливі ззовні можуть працювати.

У 1618 році англійський фізик і містик Роберт Fludd (Robert Fludd) описав рециркуляційну млин, що піднімає воду за допомогою ланцюгового насоса. Правда пізніше, видно зрозумівши свою помилку, він відмовився від свого вічного двигуна, приписавши його італійським винахідникам.

Вічні двигуни

Машини Джорджіо, безсумнівно, були відомі Леонардо да Вінчі, интересовавшимся всіма механізмами, в тому числі і рухомими нескінченно. До наших днів дійшли частина його креслень із зображенням рециркуляційних млинів з архимедовыми гвинтами. Він також описав складні механізми заповнених ртуттю порожнинами. У Німецькому музеї (Deutsches Museum) в Мюнхені є реконструкція його машини. Не дивлячись на те, що в часи да Вінчі закон збереження ще не був відомий, геніальний винахідник дуже близько підійшов до його ідеї. Він писав: «Падаюча вода може підняти таку ж кількість води… але ми повинні врахувати і втрати сили на тертя». Відомі й начерки чисто механічних вічних двигунів да Вінчі, що приводяться в рух катящимися кульками.

Вічні двигуни

Незважаючи на хворий інтерес да Вінчі до самої ідеї вічного двигуна, він досить скептично ставився до думки про практичне застосування існуючих конструкцій. В одній із зошитів великого винахідника ми бачимо підтвердження неможливості вічного руху незбалансованого колеса.

Вічні двигуни

Креслення показує, що вчений прекрасно розумів розкладку сил та обертаючих моментів. Він вважав, що спроба реалізації вічного двигуна кшталт пошуку філософського каменю.

Ну і, нарешті, варто сказати про інженера Агостіно Рамелли (Agostino Ramelli)( 1531-1608), ідеї якого актуальні й донині. У своїй праці «Le diverse et artificiose machine» він описав механізми, які використовувалися вже після смерті їхнього творця, наприклад, вентилятор. Рамелли був практиком, а тому не захопився ідеєю вічного двигуна, тому він майже не згадував про нього у своїх працях.

Вічні двигуни

В конструкції придуманої ним млини є пристрій, оптимізують її роботу. І цим пристроєм є незбалансоване колесо. Однак нижче написано: «Варто згадати, що внутрішня частина колеса зроблена мною лише на прохання джентльменів, які вирішили, що водяний потік не надто швидкий, і це колесо має допомогти».

У середині 18 століття нарешті почалися повноцінні дослідження рециркуляційних млинів. Через 250 років після Леонардо да Вінчі офіційно була доведена їх недієздатність. Однак у 1950 році Віктор Шаубергер (Viktor Schauberger) оживив ідеї гидроприводного вічного двигуна в своїх вихрових турбінах.

Магнітний, гідравлічний і електричний вічний двигун. Відхід від механіки.

Перша згадка про магнітному вічно рухомому механізмі належить до 1269 році. П’єр де Маркурт (Pierre de Maricourt) описав пристрій, що обертається під дією сил тяжіння декількох магнітів.

Вічні двигуни

Цей ефект став зрозумілим значно пізніше свого відкриття, а пристрій Маркута виявилося першим компасом. Маркут сам визнавав, що механізм, створений ним не призначений для здійснення корисної роботи, а скоріше допомагає зрозуміти, як планети рухаються по орбітах. Він вірив, що магнітний матеріал, який він виявив, був тим каменем, який шукали алхіміки.

Як часто трапляється в науці, в процесі створення чогось безглуздого, виявляється щось, виключно важливе. Створюючи модель, нібито описує поведінку планет, П’єр виявив, що тонкі залізні дроту, намотані на магнітні кульки, шикуються уздовж ліній, що нагадують уявні лінії географічної довготи. Він зміг також виявити, що шматочки магнітного залізняку, покладені на плаваючий брусок, завжди орієнтуються у напрямку північ-південь. Він першим ввів поняття північного і південного магнітного полюса і показав, що магніти протилежні полюси притягуються, а однойменні – відштовхуються.

Єпископ Джон Уілкінс (John Wilkins), співзасновник Королівського наукового співтовариства, описав у своїй книзі найпростіший магнітний вічний двигун, запропонований Йоханнесом Таисниерусом (Johannes Taisnierus).

Вічні двигуни

Вгорі похилій площині лежить магніт, на ньому кулька, площина має два отвори. Сам Уілкінс і дав пояснення, чому цей механізм не зможе працювати. Чому спочатку кульку скотиться і пройде через верхнє отвір, а не прилипне до магніту? І чому він повинен під дію сили тяжіння магніту притянуться вгору, якщо він не зробив цього, скочуючись? І чому в нижній частині похилій площині він повинен міняти напрям?

Якщо подивитися на цю схему з точки зору фізики, то виявиться, що вона не порушує законів збереження енергії, але суперечить другому закону термодинаміки.

Вічні двигуни

m – маса кульки,

f1 – сила тяжіння магніту у верхній частині площини,

f2 – сила тяжіння магніту в нижній частині площини,

fH – гальмівна сила, обумовлена кінцевим коефіцієнтом тертя,

fG – сила тяжіння землі.

Уілкінс багато зробив у галузі розуміння дії законів фізики. Однак це не завадило йому стверджувати, що на Місяці є життя. Знадобилося ще кілька років, перш ніж Ньютон не встановив принцип «Hypotheses non fingo» (гіпотез не измышляю).

У 1922 році з’явився сучасний варіант вічного двигуна Уілкінса, описаний Прашаром (Prachar), у якому розташовані в ряд магніти змушують пересуватися в трубі сталева кулька. Ідея так і не була реалізована.

Вічні двигуни

Відсутність достовірних знань дало багату грунт для винаходу магнітних вічних двигунів. Їх можливість ґрунтувалася на страшних історіях про «магнітних горах». Вони мали настільки жахливою магнітною силою, що притягували і топили кораблі, які непробачно близько підійшли до гори, висмикуючи їх цвяхи та інші металеві кріплення.

Вічні двигуни

Вільям Гілберт (William Gilbert), королівський фізик при Єлизаветі I, вперше серйозно зайнявся вивченням магнетизму. У своїй відомій книзі «De Magnete», що вийшла в 1600 році Гілберт офіційно відкинув можливість створення магнітного вічного двигуна.

На малюнку внизу можна побачити помилки самої ідеї створення магнітного вічного двигуна. Ця фізична карикатура показує, як можна реалізувати «самохідну магнітну машину».

Вічні двигуни

У трактаті Каспара Шотта (Caspar Schott) «Technica Curiosa» 1664 року випуску можна було знайти не тільки опис сенсаційного експерименту, проведеного Отто фон Геріке (Otto von Guericke), але також численні малюнки з описами більшості вічних двигунів, сконструйованих до середини 17 століття, тільки частина з яких взагалі могли працювати. Шотт дає в книзі опис досить складного механізму, створеного Йоганн Йоахім Бехером (Johann Joachim Becher). Для побудови цієї машини, що приводить в дію годинниковий механізм, був навіть зведено будівлю. Було витрачено багато зусиль, щоб змусити машину працювати. Після декількох років, витрачених на безплідні спроби запустити механізм, Бехер написав: «Десять років я витратив на цю дурість, я втратив багато часу, гроші і репутацію. Тепер я можу з упевненістю сказати, що вічний двигун неможливий».

Вічні двигуни

Найпростіший гідравлічний вічний двигун являє собою порожнисте кільце, частково заповнена двома рідинами з різними густинами. Передбачалося, що різниця рівня стовпів рідин створить силу, яка змусить колесо обертатися. На жаль, незважаючи на різницю густин, дві рідини будуть перебувати у статичному рівновазі.

Вічні двигуни

Наступне пристрій ще простіше. Дерев’яне колесо частково занурюється в посудину з водою. Теоретично Архімедового сила виштовхування змусить колесо обертатися. На жаль, винахідник цього пристрою не розумів, що вода тисне на всю поверхню колеса в напрямку, перпендикулярному поверхні, тобто до осі колеса, а не вгору. Тобто дана система знаходиться в стійкому рівновазі.

Вічні двигуни

Французький фізик Дені Папен (Denis Papin) (1647-1712) був першим, хто придумав першу розумну конструкцію парового двигуна і винайшов скороварку. Він же запропонував дуже простий вічний двигун, який не має рухливий частин, а значить, і тертя. Вічний двигун повинен був працювати за рахунок тиску у великій посудині, піднімає рідина в тонкій трубці вгору.

Вічні двигуни

Подібну думку висловлював і Роберт Бойль (Robert Boyle) (1627-1691), який припускав, що в дуже тонкій трубці рідина може підніматися завдяки капілярному ефекту. І хоча, обидві ідеї часто зображують однаковими малюнками, принцип їх дії абсолютно різний. Тим не менш, ні одна, ні інша конструкція не працюють.

І роки винахідники все так само намагалися використовувати силу виштовхування для створення вічного двигуна. На малюнку внизу ми бачимо один з них. Винахідник знав, що рідина в стовпах трубки будуть знаходитись в стані рівноваги. Але він помилково вважав, що може використовувати нерівні маси для підтримки нескінченного руху механізму поза трубки.

Вічні двигуни

Трубка містить дві рідини різної густини (наприклад, воду і ртуть), що знаходяться в статичному рівновазі. Кульки в правій частині досить легкі, щоб спливати в обох рідинах. Кулька спливає в лівій частині трубки, потрапляє на лопаті колеса і падає в праву частину трубки. Коли кулька падає на стовп, він виштовхує нижній кульку. Здавалося б, все логічно, однак ця машина не запрацює. Цікаво чому? Розкладіть сили і ви зрозумієте самі.

Англійський офіцер Уиллиам Конгрів (William Congreve) (1772-1828), який розміщував ракети на полі бою, описав вічний двигун, що працює за рахунок капілярного ефекту в губках. Принцип роботи досить простий: губки зліва наповнені водою, а тому важкі. Вони-то і повинні обертати ланцюг проти годинникової стрілки. Губки праворуч піднімаються і розтягуються за рахунок натягу ланцюга. Оскільки вода з них вичавлюється, то вони стають легше і легше піднімаються. Конгрів підрахував, що така конструкція може здійснювати корисну роботу, але помилився.

Вічні двигуни

Якщо згадати про електричних вічні двигуни, то крім відомих всім радієвих годин, існує ще кілька конструкцій. Один з ранніх зразків ґрунтувався на електричному розряді, генерованому двома елементами Замбони (різновид сухої батареї). При невеликій потужності, такий пристрій міг працювати дуже довго.

Вічні двигуни

На цьому принципі було засновано багато пристроїв, які не претендують на звання вічного двигуна. Ці чутливі інструменти використовувалися в лабораторіях для перевірки електричного заряду. Будучи попередньо зарядженими, вони отримували маленький додатковий заряд, приводив їх в дію.

Вічні двигуни

Вічні двигуни, які використовували електричний двигун, механічно з’єднаний з генератором, які були широко поширені і були своєрідним еквівалентом рециркуляційних млинів. Тільки в одному випадку ми маємо справу з втратами на тертя, а в іншому – на опір.

Здавалося б, все описане вище вже давно історія, і сьогодні вже ніхто не вірить у можливість створення вічного двигуна. Нічого подібного.

Представники ірландської компанії Steorn (заснована у 2000 році), що працює в галузі альтернативної енергетики, оголосили, що їм вдалося створити генератор постійної енергії з ККД понад 100%, заснований на взаємодії магнітних полів. Сучасний вічний двигун отримав назву Orbo. Генеральний директор Steorn Сін Маккарті стверджує, що його дітище несе невичерпну енергію, засновану на використанні енергії нульових коливань». Orbo зможе генерувати в п’ять разів більше енергії, ніж середній акумулятор мобільного телефону, і не потребує підзарядки.

Однак, яке ж було розчарування прихильників ідеї вічного двигуна, коли в кінці минулого року диво-винахід так і не було виставлено (як обіцяла компанія Steorn) в музеї Kinentica Museum in London. Виявилося, що в систему енергію постачав якийсь неврахований розробниками джерела фактор. Загалом, щось у Steorn не ладиться. Однак якщо Orbo вас все ж цікавить, то відвідайте офіційний сайт компанії http://www.steorn.net. Правда, не можна сказати, що там багато інформації – все, що якимось чином має відношення до їх вічному двигуну, є комерційною таємницею.

Ну і звичайно ж, не можна не сказати про Perepiteia (грец. зворотний ефект замість очікуваного) – вічному двигуні, винайденому канадцем Тейном Хайнсом (Thane Heins). Хайнс в 2005 році організував компанію Potential Difference Inc. для розробки і впровадження свого дітища.

Вічні двигуни

Все почалося в 1985 році, коли майбутній винахідник задумався, як, використовуючи магніти, можна поліпшити генератор потужності. В принципі, цим він і займався аж до 2006 року, коли сталося щось дивне. Хайнс поєднав приводний вал електричного мотора зі сталевим ротором з невеликими круглими магнітами, розташованими на його зовнішньому ободі. Згідно з уявленнями Хайнса, під час обертання ротора магніти повинні проходити через дротяну котушку, що викликало б протікання струму. Тобто вийшов би звичайний генератор. Для тестування системи котушці він приєднав електричну навантаження – лампочку. Працюючи на навантаження, ротор повинен був сповільнюватися і, в кінцевому підсумку, зупинитися. Але замість цього він став прискорювати свій рух аж до того, що магніти розлетілися, пошкодивши стіни.

Вічні двигуни

Теоретично повинно було бути згенеровано сильне магнітне поле, в якому повинен був виявитися ефект зворотної ЕРС, яка описується законом Ленца, що в свою чергу повинно було зупинити ротор, оскільки закон Ленца фізично виявляє себе як закон тертя в механіці.

Однак сталося навпаки: магнітне тертя перетворилося в магнітне прискорення. Хайнс вважає, що, поле обертових магнітів проводять за допомогою сталевих валу ротора і діє на саме серце електричного мотора, що перетворює електричну енергію в кінетичну. Зворотна ЕРС в даному випадку прискорює мотор, який змушує швидше обертатися ротор, тобто тут ми маємо справу з позитивним зворотним зв’язком. Хайнс підтвердив це, замінивши сталевий вал на непроводящую пластикову трубу, – прискорення в такому варіанті установки не спостерігалося.

28 січня 2008 року Хайнс випробував свій вічний двигун в лабораторії Массачусетського Технологічного Інституту (Massachusetts Institute of Technology). Дивно, але прилад дійсно працював! На жаль, більш пізніх даних щодо цієї дивовижної машини немає, але швидше за все, це чистої води блеф.

до Речі, можливо природні вічні двигуни можуть знайтися у Всесвіті. В астрономії їх називають білими дірками. Будучи антиподами чорних дірок, вони є джерелами нескінченної енергії і існують поки що, на жаль, гіпотетично. Та й сама Всесвіт згідно з деякими теоріями її походження може виявитися вічних двигунів. Частина астрономів пропагують теорію «пульсуючого Всесвіту», згідно з якою нам світ розширюється, щоб потім знову стиснутися в точку і вибухнути нової Всесвіту. І так до нескінченності… Так чи ми можемо з повною впевненістю відповісти, чи є вічне рух порушенням правил фізики або природним стан того світу, в якому ми живемо?

Короткий опис статті: вічний двигун IT-Day — новини світу науки, техніки, інформаційних і високих технологій IT-Day, новини, новини, статті, наука, science, IT, технології, інформація, астрономія, техніка, життя, комп’ютер, гаджет, авто, автомобіль, електроніка, нано -, мікро

Джерело: Вічні двигуни

Також ви можете прочитати