История «Вечного двигателя»
Информационно-познавательный проект
Тема проекта:
История “Вечного двигателя“
| Автор проекта: Меньщиков Василий Константинович обучающийся 7 класса МКОУ «СОШ №1», г. Миасс Наставник проекта: Тяпкин Юрий Борисович, учитель физики. |
Оглавление
Введение……………………………………………………………….…...3
1.Теоретическая часть
История “вечного двигателя”.………….………………………………..4
2.Практическая часть…………………………………………….………..8
Заключение…………………………………………………………………9
Литература………...………………………………………………………10
Введение
Испокон веков люди пытаются создать “вечный двигатель” с целью получить бесконечную энергию. В XXI веке значение энергии для человечества начинает приобретать особо важную роль. Проблему, которую человечество пытается решить, я хочу раскрыть в своей работе: можно ли создать вечный двигатель. Цель моего проекта – выяснить проблемы создания вечного двигателя. Результатом моего проекта будет модель, успешно претендовавшая на звание «вечный двигатель».
Для достижения цели, я поставил перед собой следующие задачи:
1.Изучить исторический и научный материал по теме “вечный двигатель”.
2. Выяснить проблемы создания вечного двигателя.
3. Воссоздать модель «вечный двигатель».
4. Обобщить изученный в ходе работы материал и полученный опыт.
Теоретическая часть
История “вечного двигателя”
В переводе с латинского perpetuum mobile– “вечное движение”. Вечный двигатель – машина, которая будучи раз запущена, совершала бы работу неограниченное долгое время, заимствуя энергию.
В XI веке начались крестовые походы. Быстрее развивалось ремесло и совершенствовались машины, приводимые в движение с помощью водяных колёс или животных, которые тянули за собой эти колёса. Поэтому возникла идея создать вечный двигатель, который помимо движения делал бы какую-либо работу и потреблял энергию из ничего [1]. Первая идея о вечном двигателе возникла в Европе в XIII веке, но есть свидетельства, что за век до этого проект вечного двигателя предложил индеец Бхаскара. Рассмотрим самые интересные «вечные двигатели».
Джеймс Кокс – человек, который, как считается, создал механизм в середине XVII века, сохранившийся и до наших дней. Он представляет собой хорошо сконструированные часы (приложение 1) приводимые в движение за счёт перепадов атмосферного давления. Джеймс не ставил главной целью вырабатывать энергию, так как хорошо понимал неосуществимость такой задачи. Он пытался использовать энергию, которую можно получить с помощью природы и главное без участия человека. По внешнему виду часы ничем не отличались от других часов. Но в механизме имелись отличия. Он создал их таким образом, что бы свести к минимуму трение, а в последствие, и износ деталей. Действовали эти часы с помощь барометрических цилиндров на основе подъёме и падения ртути в необычном барометре. Ртуть самая плотная жидкость на Земле, поэтому размер барометра на много меньше размера барометра с другой жидкостью. Есть зависимость между площадью поверхности ртути и выделением энергии, ведь чем больше площадь, тем больше энергии. Колесо соединяло барометр с часовым механизмом, постоянно вращаясь в одном направлении. Джеймс добавил к механизму устройство, которое могло выводить колесо из заклинивания. В 1961 году часы приобрёл музей Виктории и Альберт [2].
Технический музей в Румынии имени Дмитрия Леонидова может похвастаться поистине чудесным источником питания. Его сконструировал известный румынский учёный Николас-Василеску Карпен ещё в 1950 году, и устройство работает беспрерывно. Как заявляют, оно работает уже 60 лет. “Вечный двигатель” Карпена хранится в кабинете директора музея. Его научное название – термоэлектрическая батарея, работающая при постоянной температуре. По одним источникам учёные не могут внятно объяснить, каким образом это хитроумное изобретение. Двигатель состоит из двух последовательно соединённых электрических батареек, вращающих гальванометрический мотор. Мотор двигает пластинку, которая заставляет работать выключатель. Каждый раз, как двигатель делает пол оборота, пластинка размыкает цепь и замыкает её в начале второго пол оборота. Время, за которое пластинка делает полный оборот, было тщательно откалибровано с тем, чтобы батарейки имели возможность подзарядиться и поменять полярность, пока цепь разомкнута. По задумке автора изобретения, задача мотора и пластинки состояла только в том, что бы продемонстрировать, что батарейки фактически продолжают постоянно генерировать электроэнергию.
В 2006 году, 27 февраля, в музей прибыли журналисты румынской газеты ZIUA(день). Они сняли прибор с полки и замерили его с помощью обычного цифрового универсального измерительного прибора. Батарейки показали 1 вольт – так же, как и в 1950 году. Отмечается, что один из электродов устройства Карпена сделан из золота, а второй из платины. Между ними залита серная кислота высокой степени очистки, в качестве электролита. По другим источникам большинство учёных сходятся во мнении, что прибор работает, используя, всё-таки, принцип трансформации тепловой энергии в механическую работу. Но директор музея Дьяконеску считает, что батарея сконструированная учёным, бросает вызов 2-ому закону термодинамики (накладывающий ограничения на направление процессов передачи тепла между телами). Если Василеску-Карпен был прав и его принципы верны, это перевернёт привычный взгляд на многие физические законы с ног на голову. Похоже, что музей не скоро получит необходимую сумму, что бы организовать изучения и даже безопасную демонстрацию такого редкого изобретения. Может быть, тому причиной вовсе не научная ценность прибора, а электроды, сделанные из золота и платины? Кто знает! Пока изобретение продолжает пылиться на полке в кабинете директора музея (приложение 2)[3].
“Вечный двигатель” Корнелиуса Дреббеля. В этом изобретение люди также не знали, как работает этот механизм. Впервые его машина была продемонстрирована самим автором в 1694 году. Машина напоминала некую вариацию хронометра. Этот механизм не требовалось заводить. Он мог показывать дату и лунную фазу. Изменение в температуре и погоде помогали ему работать. Из этого можно сделать вывод, что машина также включала в себя термоскоп или барометр, как например часы Кокса. Если руководствоваться письмом 1604 года, того самого, когда произошла демонстрация устройства, оно представляло собою шар, расположенный в центре, окружённой трубкой, которую наполняла жидкость. Стрелки и золотые отметины отслеживали лунные фазы. Машину украшали мифологические существа и золото. О дальнейшей судьбе этого «вечного двигателя» ничего неизвестно, его чертеж не сохранился (приложение 3)[4].
Но были и такие двигатели, которые не работали. Об одном из них я сейчас расскажу. На рисунке (приложение 4) изображён один из неудачных вечных двигателей. Правая сторона заполнена водой. Колесо крутит цепь на которой зацеплены 10 баков. Автор решил использовать закон Архимеда, который гласит, что тела, плотность, которых меньше чем плотность воды стремятся выплыть наружу. Автор полагал, что вода будет выталкивать, баки наружу, а цепь с колесом вечно вращаться. Но он не учёл то, что выталкивающая сила-это разница между давлениями воды, действующие на нижнюю и верхнюю части погружённого в воду бака. В конструкции, на рисунке, это разница будет стремиться вытолкнуть те баки, которые находятся под водой в правой части, но самый нижний бак, который закрывает собой отверстие, будет действовать лишь сила давления на его правую поверхность. И она будет превышать суммарную силу, действующую на остальные баки. Поэтому вся система прокрутится по часовой стрелке, пока не выльется вода [5].
Я думаю поэтому уже в 1775 году Парижская Академия отказалась принимать патенты на “вечный двигатель”.
В результате изучения литературы я выяснил, механизмов претендовавших на звание «вечный двигатель» в истории человечества было очень много. В основном все не прошли проверку, есть также те которые, проверить нет возможности. Для того, чтобы убедиться в выше сказанном я перешел к практической работе.
Практическая часть
В практической части я решил воссоздать одну из моделей «вечных двигателей» и проверить, как она работает. Принцип данного механизма основан на разности моментов сил тяжести. Вращение двигателя происходит за счет падения молоточков и смещения центра тяжести (изменения момента сил) механизма во время движения. Автор его неизвестен. Двигатель был создан на подобие двигателя Бхаскары. Но в двигателе Бхаскары в отдельные отсеки была залита ртуть, которая и двигала колесо (приложение 5).
Для этого мне понадобились: картон А4, проволока алюминиевая, ножницы, карандаш, линейка, канцелярский нож (приложение 6). Я взял картон и вырезал из него круг. Провел оси симметрии, затем проделал в нем 8 отверстий на одном расстоянии от края и одно в середине. Следом я вырезал из картона молоточки, соединил молоточки с кругом проволокой. При этом у меня возникла проблема. Я слишком близко к краю сделал отверстия, поэтому картон порвался, и мне пришлось сделать новый круг. Из картона сделал опору и соединил круг и опору проволокой.
У меня не получилось точно соблюсти все пропорции, чтобы механизм вращался непрерывно. Я понял свои ошибки. Но я разобрался на своем опыте в принципе работы подобных механизмов. И сделал вывод, что создать механизм который бы работал очень долго можно, но он будет работать за счет некой энергии. Из ничего получить энергию нельзя. 2-й закон термодинамики говорит, что постоянно происходит потеря энергии, которую необходимо восполнять.
Заключение
“Вечный двигатель” нельзя создать. Об этом говорит второй закон термодинамики. Однако человечество в попытке создать подобный механизм смогло усовершенствовать действующие механизмы, и использовать энергию, на которую до сих пор не обращало внимание.
Литература
1.- https://otherreferats.allbest.ru/physics/00379837_0.html
2.- https://ru.wikipedia.org/wiki/Кокс,_Джеймс
4.- https://novate.ru/blogs/140915/32949/
Приложение
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Приложение 5
Приложение 6
Латышева Надежда Леонидовна