Чи можливе створення вічного двигуна?
Виховний захід з фізики
Вчитель: Катеринич А.В.
2012р.
Тема: Чи можливе створення вічного двигуна?
Мета заходу:
-Вивчити можливість створення вічного двигуна, на прикладах непрацюючих моделей .
-розвивати кругозір, творчі здібності учнів;
-розвивати допитливість;
-зміцнення інтересу до фізики.
Актуальність
Зараз життя людини наповнена різною технікою, що полегшує нашу працю. За допомогою машин людина обробляє землю, добуває нафту, руду, інші корисні копалини, пересувається і т.д. Основною властивістю машин є їхня здатність виконувати роботу, витрачаючи при цьому енергію. Саме тому впродовж багатьох століть людство намагається створити вічний двигун - уявний механізм, який безупинно рухає сам себе і, крім того, робить ще яку-небудь корисну роботу (наприклад, піднімає вантаж). Але, на жаль, із-за великого числа заявок винахідників на видачу патентів на придумані ними непрацюючі вічні двигуни, ряд національних патентних відомств та академій наук зарубіжних країн, ухвалили рішення взагалі не приймати до розгляду заявки на винаходи абсолютного двигуна, оскільки це суперечить закону збереження енергії.
Що таке вічний двигун? (слайд3)
Вічний двигун (лат. perpetuum mobile) - уявний, але нездійсненний двигун, який після пуску його в хід робить роботу необмежено довгий час. Кожна машина, що діє без припливу енергії ззовні, після закінчення деякого проміжку часу цілком витратить що був у ній запас енергії на подолання сил опору і повинна зупинитися, тому що продовження роботи означало б одержання енергії з нічого.
Багато винахідників намагалися побудувати машину - вічний двигун, здатну робити корисну роботу без яких-небудь змін усередині машини. Всі ці спроби закінчувалися невдачею. Перпетуум-мобіле, - це магічна ідея відтворити вічний рух у штучному спорудженні і змусити його працювати як джина, випущеного з пляшки. Нічого дивного, що ідея вічного двигуна володіє магічною привабливістю і в наші дні. Проекти вічного двигуна здаються звичайній людині внутрішньо очевидними, особливо якщо вона сама їх придумала.
Вічні двигуни зазвичай конструюють на основі використання таких прийомів або їх комбінацій: (слайд4)
1). підйом води за допомогою архимедова гвинта;
2). підйом води за допомогою капілярів;
3). використання колеса з неврівноваженими вантажами;
4). природні магніти;
5). електромагнетизм;
6). пар або стиснене повітря.
Вічні двигуни поділяються на дві великі групи(слайд5)
Вічний двигун першого роду - уявна, безперервно діюча машина, яка, будучи раз запущеною, виконувала б роботу без отримання енергії ззовні. Вічний двигун 1-го роду суперечить закону збереження і перетворення енергії і тому є неможливим.
Вічний двигун другого роду - уявна теплова машина, яка в результаті здійснення кругового процесу (циклу) цілком перетворить теплоту, одержану від якогось одного «невичерпного» джерела (океану, атмосфери і т. п.), в роботу. Дія вічного двигуна 2-го роду не суперечить закону збереження і перетворення енергії, але порушує другий початок термодинаміки, і тому такий двигун нездійсненний. Можна підрахувати, що при охолодженні світового океану тільки на один градус можна одержати енергію, достатню для забезпечення всіх потреб людства при сучасному рівні її споживання на 14000 років.
Вічний двигун «третього роду». Наукового терміна «вічний двигун третього роду» не існує (це жарт), але існують до цих пір винахідники, які хочуть отримати енергію з «нічого». Або майже з нічого. Тепер «нічого» отримало назву «фізичний вакуум», і вони хочуть отримувати необмежену кількість енергії з «фізичного вакууму».
Історія винайдення вічних двигунів.
Перші вічні двигуни народилися в Індії. Схеми вічних двигунів будувалися з простих механічних елементів і навіть в більш пізні часи включали в собі важілі, які закріплювалися по ободу колеса, що оберталося навколо горизонтальної вісі(слайд6). Існували такі зразки:
Індійський перпетуум мобиле з невеликими косо закріпленими посудинами, які частково наповнені ртуттю(слайд7)
Варіант перпетуум мобиле східного походження. Тут автор спирався на різницю питомих ваг води і ртуті (слайд8)
Арабський варіант: колесо з гнучкими зчленованими важілями (слайд9)
Європейські вічні двигуни.
Першим європейцем, автором ідеї «машини, що сама рухається», вважається середньовічний французький архітектор Війяр д'Онекур родом з Пікардіі. Його модель вічного двигуна – гідравлічна ножівка з автоматичним подаванням деревини. Війяр виходив з ефекту дії сили тяжіння, під дією якої відкидалися противаги. (слайд10)
Спроби створення вічного двигуна здійснювалися винахідниками і в наступний час. В багатьох проектах перпетуум мобиле основані на дії сили тяжіння.
Магніт і жолоби (слайд11)
Ідея винахідника: Сильний магніт міститься на підставці. До неї притулені два похилих жолоби, один під іншим, причому верхній жолоб має невеликий отвір у своїй верхній частині, а нижній на кінці зігнутий. Якщо, міркував винахідник, на верхній жолоб покласти невелику залізну кульку B, то внаслідок притягання магнітом A кулька покотиться вгору, однак, дійшовши до отвору, вона провалиться в нижній жолоб N, покотиться по ньому вниз, взбіжіть по закругленню D цього жолоба і потрапить на верхній жолоб M; звідси, притягуєма магнітом, вона знову покотиться вгору, знову провалиться через отвір, знову покотиться вниз і знову опиниться на верхньому жолобі, щоб знову почати рух спочатку. Таким чином, кулька буде бігати безупинно вперед і назад, здійснюючи "вічний рух". Проект цього магнітного perpetuum mobile описав у XVII столітті англійський єпископ Джон Вілкенс.
Чому двигун не працює: Винахідник думав, що кулька, скотившись по жолобу N до його нижнього кінця, буде ще мати швидкість, достатню для підняття його вгору по закругленню D. Так було б, якщо б кулька котилася під дією однієї лише сили тяжіння: тоді б віна котилася прискорено. Але кулька перебуває під дією двох сил: тяжіння та магнітодії. Остання настільки значна, що може змусити кульку піднятися від положення B до C. Тому по жолобу N кулька буде котитися не прискорено, а уповільнено, і якщо навіть досягне нижнього кінця, то, у всякому разі, не накопичить швидкості, необхідної для піднімання по закругленню D.(слайд12)
Колесо з кулями, що перекочуються (слайд13)
Ідея винахідника: Колесо з важкими кульками,що перекочуються всередині нього. При будь-якому положенні колеса вантажі на правій його стороні будуть знаходитися далі від центру, ніж вантажі на лівій половині. Тому права половина повинна завжди перетягати ліву і змушувати колесо обертатися. Виходить, колесо має обертатися вічно.
Чому двигун не працює: Хоча вантажі на правій стороні завжди далі від центру, ніж вантажі на лівій стороні, число цих вантажів менше
Ланцюжок куль на трикутній призмі (слайд14)
Ідея винахідника: Через тригранну призму перекинутий ланцюг з 14 однаковими кульками. Зліва чотири кулі, праворуч - два. Решта вісім куль врівноважують один одного. Отже, ланцюг прийде в вічний рух проти годинникової стрілки.
Чому двигун не працює: Вантажі приводить у рух тільки складова сили тяжіння, паралельна похилій поверхні. На більш довшій поверхні більше вантажів, але і кут нахилу поверхні пропорційно менше. Тому сила тяжіння вантажів праворуч, помножена на синус кута, дорівнює силі тяжіння вантажів ліворуч, помноженої на синус кута.
Колесо з відкидними вантажами (слайд15)
Ідея винахідника: Ідея заснована на застосуванні колеса з неврівноваженими вантажами. До країв колеса прикріплені відкидні палички з вантажами на кінцях. При будь-якому положенні колеса вантажі на правій стороні будуть відкинуті далі від центру, ніж на лівій; ця половина повинна перетягати ліву і тим самим змушувати колесо обертатися. Виходить, колесо буде обертатися вічно, принаймні, до тих пір, поки не перетреться вісь.
Чому двигун не працює: Вантажі на правій стороні завжди далі від центру, однак, неминуче таке положення колеса, при якому число цих вантажів менше, ніж на лівій. Тоді система врівноважується - отже, колесо не буде обертатися, а, зробивши кілька хитань, зупиниться.
Вічний двигун, існування якого вчені не заперечують(слайд16)
Є один справжній вічний двигун, наявність якого наукою не заперечується. Це сам Всесвіт. Планети мільярди років обертаються навколо Сонця, що є прикладом вічного руху. Люди замітили це дуже давно. Природньо, вчені прагнуть повторити цю картину у зменшеному масштабі, намагаючись створити ідеальну модель вічного двигуна.
Висновок.(анімація)
Перпетуум мобіле, - вічний двигун - романтична мрія подвижників, які намагалися дати людству безмежну владу над природою, жадане джерело збагачення для шарлатанів і авантюристів; сотні, тисячі проектів, так ніколи не здійснених; хитромудрі механізми, які, здавалося, ось-ось повинні були запрацювати, але чомусь залишалися в нерухомості; розбиті долі фанатиків, обмануті надії меценатів ... Але через що все це відбувалося? Через незнання елементарних фізичних законів, через бажання з нічого одержати все. До цих пір у патентні бюро надходять заявки з пристроями, які по суті є вічними двигунами. Мабуть, в самій ідеї вічного двигуна криється якась таємниця, щось, що змушує людей шукати і шукати його секрет. Але, видно так влаштована людина ...
Особисто я вважаю, що створення абсолютно вічного двигуна неможливо через елементарні правила фізики. Але створення двигуна, який буде працювати хоча б століття безупинно, цілком цікаве і розв'язуване завдання.
|