淺談永動機(韓新南課件)

1、淺談永動機 永動機的想法起源于印度，公元1200年前后，這種思想從印度傳到了伊斯蘭世界，并從那里傳到了西方。 在歐洲，早期最著名的一個“永動機”“魔輪”的設(shè)計方案是十三世紀時一個叫亨內(nèi)考的法國人提出來的。 如圖所示：輪子中央有一個轉(zhuǎn)動軸，輪子邊緣安裝著12個可活動的短桿，每個短桿的一段裝有 一個鐵球。方案的設(shè)計者認為，右邊的球比左邊的球離軸遠些，因此，右邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩要比左邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩大。這樣輪子就會永無休止的沿著順時針的方向轉(zhuǎn)動下去，并且?guī)訖C器轉(zhuǎn)動。這個設(shè)計被不少人以不同的形式復(fù)制出來，但從未實現(xiàn)不停息的轉(zhuǎn)動。 仔細分析一下就會發(fā)現(xiàn)，雖然右邊每個球產(chǎn)生的力矩大，但是球的個數(shù)少

2、，只有四個，左邊每個球產(chǎn)生的力矩雖小，但是球的個數(shù)卻有八個之多。于是輪子不會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去而對外做功，只會擺動幾下，便停在圖中所畫的位置上。 這以后人們想出了幾百種的“永動機”，各式各樣，但沒有一架真正轉(zhuǎn)動過。 這兒是另外一種想象的“永動機”：一只圓輪，里面裝著可以自由滾動的沉重的鋼球。這位發(fā)明家的想法是，輪子一邊的鋼球總比另外一邊的離輪心遠，因此，在它們的重力作用之下，一定會使輪子旋轉(zhuǎn)不息。當(dāng)然，他的想法是不會實現(xiàn)的，原因和上一個例子一樣。 一直到19世紀中葉，能量守恒和轉(zhuǎn)化定律被發(fā)現(xiàn)，人們認識到：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，從一個物體傳遞給

3、另一個物體，在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量總和保持不變。這一自然界的基本定律宣告了永動機幻夢的破滅。 即便如此，一直到如今仍然有很多人迷戀在“永動機”的創(chuàng)造之中，甚至不惜為之傾家蕩產(chǎn)。 有趣的是，找尋“永動機”固然是永遠沒有結(jié)果的，但是對于這個不可能的事情的深入了解，卻時常會引出許多很好的發(fā)現(xiàn)。 16世紀末到17世紀初，荷蘭著名學(xué)者斯臺文發(fā)現(xiàn)了斜面上力量平衡的定律，他發(fā)現(xiàn)這個定律的方法，正是對上面一段話的最好說明。 他發(fā)現(xiàn)這個斜面上力的平衡定律，并沒有用到力的平行四邊形法則，就只是靠左邊這幅圖。在一個三棱體上架著一串球， 一共14個，都是一樣大小的。這一串球會怎樣呢？那下面掛下來的部分，不成問題，是會

4、自己平衡的。但還有上面兩部分，會不會平衡呢？換句話說，右邊2個球跟左邊的4個球會不會平衡？當(dāng)然會的，如果說不會，那么這串球就會自動不停地從右向左移，因為一個球滑下來就有另一個球來補充，平衡也就永遠不可能得到了。但是我們知道，“永動機”永不可能，這樣架著的一串球是不會自己移動的，那么，右邊的2個球就自然和左邊的4個球平衡。初看這好象是一件怪事：2個球的拉力竟和4個球的相等。 從這個看似奇怪的現(xiàn)象，斯臺文發(fā)現(xiàn)了力學(xué)上一個重要的定律。他是這樣來思考的：這一串球的兩段一段長一段短重力不相等；長的一段跟短的一段重力的比值，恰好是斜面長的一邊跟短的一邊長度的比值。從這里得出一個結(jié)論，就是用繩連在一起的兩個重物擱在兩個斜面上，只要兩個重物的重力跟這兩個斜面的長度成正比，它們就可以保持平衡。 有時候，兩個斜面里短的一個恰好是豎直的，于是我們就得到力學(xué)上一個有名的定律：要維持斜面上的一個物體不動，一定要在豎直面的方向上加一個力，這個力跟物體重力的比等于這個斜面的高度跟