Emdrive вечный двигатель: Испытания EmDrive показали, что двигатель не создает тяги / Хабр

Вечный двигатель — реально или нет

Все для iPad / Оффтоп








Идея создания вечного двигателя будоражила умы гениев и ученых мужей еще с древних времен. Сколько было предложено вариаций исполнения этого «заветного» механизма и не сосчитать. Создателей, а точнее соискателей, неминуемо ожидало разочарование, но они не отчаивались — снова и снова рвались в неравный бой с существующими законами физики, вооружившись современными технологиями и новейшими научными открытиями. Можно сказать, что определенные плоды с этого «огорода» были получены, вот только как их объяснить, и как применять пока остается непонятным.

Окунемся немного в историю для формирования представления о вопросе.

В далеком 2002 году Роджер Шойер продемонстрировал всему миру прототип безтопливного двигателя под названием «EmDrive». Основными элементами двигателя являлись магнетрон, который генерировал микроволны, и резонатор, который, в свою очередь, способен аккумулировать энергию колебаний испускаемых волн. Таким образом, принцип действия двигателя заключался в преобразовании излучения в «тягу».

Тогда ученая общественность не на шутку всколыхнулась и разделилась на два лагеря – тех, кто поддерживал эту разработку и ярых противников. И это неспроста – ведь функционирование такого двигателя нарушает фундаментальный закон физики, а именно, вспоминаем школьный курс — «сила действия равна силе противодействия». Получается, что EmDrive, не используя топливо, создает силу, направленную в одну сторону, при том, что равная сила, направленная в противоположенную сторону отсутствует.

Потихоньку шумиха вокруг этого события поутихла, и долгие годы про этот агрегат ничего не было слышно, пока осенью 2015 году инженеры NASA не провели испытания прототипа двигателя подобного действия. Они-таки однозначно заявили, что эта идея или принцип работы определенно имеет право на жизнь. Опытным путем инженеры доказали, что такой двигатель упорно развивает «тягу» в несколько микроньютонов. И пусть эта цифра очень мала, но факт есть факт, от которого не отмахнешься. А вот объяснить это явление с точки зрения классической физики они по-прежнему не смогли.

Новым витком развития событий послужило недавнее заявление китайских ученых о создании ими рабочей версии двигателя EmDrive, о планируемых испытаниях которого было объявлено одним из каналов китайского телевидения. Стоит заметить, что ранее китайские инженеры уже делали ложное заявление о создании подобного двигателя. Стоит ли им доверять на этот раз не понятно. Большинство экспертов считают очередные заявления, как минимум, голословными без результатов испытаний или хотя бы характеристик созданного аппарата.

Время покажет, действительно ли это рабочая модель двигателя или очередные политические интриги. Несмотря на это, некоторым специалистам уже не дают покоя мысли о том, что по расчетам двигатель подобного действия способен доставить космический корабль, к примеру, на Марс за десять недель. «Границы» солнечной системы при таком раскладе можно достичь за несколько месяцев, тогда как существующие технологии «с большой погрешностью» позволяют это сделать только за несколько десятков лет.

Если ученые действительно создадут подобный двигатель, то этот момент станет очень большим прорывом для всего человечества. Трудно даже представить какие возможности откроет подобное изобретение. И пусть принцип его действия не укладывается в существующие «физические каноны», в конце концов, возможно, законы физики – это рамки, которые человечество собственноручно воздвигло вокруг себя.

К тому же, не стоит забывать, что в любом правиле имеет место исключение.

Вам также могут понравиться:

	Беспроводное зарядное устройство Wi-Charge В век развития компьютерных технологий, когда мы все реже выпускаем из рук свои незаменимые гаджеты, вопрос питания или зарядки аккумуляторных батарей последних с каждым днем накапливает свою актуальность в геометрической прогрессии. Множество ученых мужей ломают голову над этим вопросом днями и ноч…
	Писсуар с показом рекламы Реклама, как известно, двигатель торговли. Но, в данный момент, наблюдается просто засилье этим видом воздействия производителей на потребителя. Посему на многих она уже не оказывает свой «волшебный» эффект, как это было, к примеру, в начале девяностых, когда ее действительно, можно сказать, ждали и…
	Машинное зрение далеко от совершенства Американские ученые провели три эксперимента, в ходе которых доказали, что самые мощные нейросети, заточенные под работу с графикой, уступают человеку. Машинное зрение анализирует объекты не так, как люди и потому компьютеры пока не способны справляться с задачами, которые человеку покажутся предель. ..
	POWERUP DART — бумажные самолетики с управлением Помните популярное школьное развлечение – бумажные самолетики. Кто хотя бы раз не делал их? Лес рук, как говаривали учителя :). Их мастерили и девочки и мальчики, соревновались в дальности полетов, видоизменяли конструкцию, разукрашивали, и даже обменивались с их помощью сообщениями… Эх, времена. В …
	Flop Rocket на iPad — космическое наследие Flappy Bird Казалось бы, с выхода оригинальной Flappy Bird прошло немало времени, однако ее внезапная слава не дает покоя современным разработчикам мобильных игр до сих пор. Кто-то делает откровенные клоны истории про неуклюжую птичку, другие берут известный игровой процесс за основу, а последние, как разработч. ..

17-09-2017, 17:23  Посмотрели: 2932  Написал: Writer 

Комментарии: 0

Возможно ли создание вечного двигателя почему

Человеческая натура такова, что испокон веков люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Впоследствии этому устройству дали определение Perpetuum Mobile или Вечный двигатель. Многие знаменитые ученые разных времен безуспешно пытались его создать, включая и великого Леонардо да Винчи. Он потратил несколько лет на создание вечного двигателя, как путем усовершенствования уже имеющихся моделей, так и пытаясь создать что-то принципиально новое. В конце концов разобравшись, почему же ничего не работает, он первым сформулировал заключение о невозможности создания подобного механизма. Однако изобретателей его формулировка не убедила, и они до сих пор пытаются создать невозможное.

Колесо Бхаскара и подобные проекты вечных двигателей

Доподлинно неизвестно, кто и когда первый попытался создать вечный двигатель, но первое упоминание о нем в рукописях датируется XII веком. Рукописи принадлежат индийскому математику Бхаскаре.

В них в стихотворной форме описывается некое колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно.

Примерно на том же принципе было сделано еще несколько попыток создать вечный двигатель. Как обычно, безуспешно.

Модели, построенные по принципу колеса Бхаскара

Вечный двигатель из цепочки поплавков

Другой прототип вечного двигателя основывается на использовании закона Архимеда. В теории считалось, что цепь, состоящая из полых резервуаров, за счет выталкивающей силы станет вращаться. Не было учтено лишь одно – давление водяного столба на самый нижний бак будет компенсировать выталкивающую силу.

Вечный двигатель, работающий по закону Архимеда

Вечный двигатель Симона Стевина

Еще одним изобретателем вечного двигателя является нидерландский математик Симон Стевин. По его теории цепочка из 14 шаров, перекинутая через треугольную призму, должна прийти в движение, потому что с левой стороны шаров в два раза больше, чем с правой, а нижние шары уравновешивают друг друга.

Но и тут коварные законы физики помешали планам изобретателя.

Несмотря на то, что четыре шара в два раза тяжелее, чем два, они катятся по более пологой поверхности, следовательно, сила тяжести, действующая на шары справа, уравновешивается силой тяжести, действующей на шары слева, и система остается в равновесии.

Модель вечного двигателя Стевина и его реализация с цепью

Вечный двигатель на постоянных магнитах

С появлением постоянных (и особенно неодимовых) магнитов, изобретатели вечных двигателей вновь активизировались. Существует множество вариаций электрогенераторов на основе магнитов, а один из первых их изобретателей, Майкл Брэди, в 90-х годах прошлого века даже запатентовал эту идею.

Майкл Брэди работает над вечным двигателем на постоянных магнитах в 2002 году

А на видео ниже представлена довольно простая конструкция, которую каждый может сделать у себя дома (если наберете достаточное количество магнитов).

Неизвестно, насколько долго будет крутится эта штука, но даже если не учитывать потери энергии от трения, этот двигатель можно считать лишь условно вечным, потому что мощность магнитов со временем ослабевает. Но все равно, зрелище завораживает.

Конечно, мы рассказали далеко не о всех вариантах вечных двигателей, потому что людская фантазия, если и не бесконечна, то весьма изобретательна. Однако все существующие модели вечных двигателей объединяет одно – они не вечны.

Именно поэтому Парижская академия наук с 1775 года решила не рассматривать проекты вечных двигателей, а Патентное ведомство США не выдает подобные патенты уже более ста лет.

И все же в Международной патентной классификации до сих пор остаются разделы для некоторых разновидностей вечных двигателей. Но это касается лишь новизны конструкторских решений.

Подводя итог, можно сказать лишь одно: несмотря на то, что до сих пор считается, что создание действительно вечного двигателя невозможно, никто не запрещает стараться, изобретать и верить в неосуществимое.

Машины свободной энергии, вечные двигатели — тайные технологии или обман?

Их называют машинами свободной энергии или просто вечными двигателями… С тех самых времен, как человечество поставило электричество себе на службу, неутомимые умы изобретателей ищут гениальное решение — источник свободной энергии без потребности в каком бы то ни было топливе. Да что там говорить, технические наброски «вечных двигателей» историки находили всегда.

То тут, то там, сейчас чаще чем в древние времена, можно обнаружить проекты «вечных двигателей». Давайте же рассмотрим данную проблему ближе, и разберемся, что же все-таки существует и чем оно на самом деле является.

С точки зрения науки

Образованные люди прекрасно понимают, что вечный двигатель не может работать в принципе, это не нужно доказывать. Но поскольку споры никак не утихают, это требует внимания. Вечный двигатель, если бы он был реальным устройством, нарушил бы законы термодинамики, которые вообще-то нерушимы, на них держится мир.

Первый закон термодинамики сообщает нам, что энергия замкнутой системы остается всегда постоянной. И если часть энергии из системы выведена, например в форме вращения нагруженного ротора, то энергию в таком же количестве придется в систему откуда-то вернуть.

Второй закон термодинамики сообщает нам о том, что у изолированной системы энтропия не может уменьшаться. Тепло не перетечет из области с меньшей температурой в область с более высокой температурой, совершая при этом работу. Вечный двигатель, будь он реальным, нарушил бы эти незыблемые законы.

Вечный мотор на магнитах

На конструкции с постоянными магнитами изобретатели всех времен возлагали особые надежды. Расположенные по кругу магниты должны толкать ротор и поддерживать его вращение вечно. Так можно было бы изготовить идеальный мотор.

Изобретатели по всему интернету кричат о тысячах таких проектов, а некоторые умудряются демонстрировать видео работающего устройства. Якобы кинетическая энергия превышает затраты (механические или электрические), и будучи запущен однажды, такой двигатель будет вращаться и вращаться непрерывно. Как же это понимать?

Любой, кто называет свой двигатель вечным, заблуждается. Часто изобретатель вообще не имеет физического образования, и даже элементарного представления о принципах работы механических и электрических систем у него нет.

Но человек может искренне и глубоко, честно заблуждаться. Он может показать расчеты и графики, но сам до конца не понимает того, что происходит в его устройстве. Говоря о том, что нарушил законы природы, что обладает уникальным знанием, такой горе-изобретатель показывает только отсутствие у себя элементарных знаний.

История поисков «вечного двигателя» уходит в глубину веков…

Некоторые из ранних моделей вечных двигателей приходятся на 12 век. Очень популярно колесо Бхаскары, изогнутые спицы которого наполовину заполнены ртутью, и якобы в процессе вращения колеса жидкость стремится вниз от оси по направлению вращения колеса и к оси когда спицы движутся вверх, рычажное действие должно вращать колесо непрерывно.

• Такая конструкция именуется «колесо с постоянно смещенным центром тяжести», и повторяется в разных вариациях на протяжении веков.
• Колесо Вилларда — с молоточками, колесо Токкола — с рычагами, даже Леонардо да Винчи нарисовал целую серию таких колес со смещенным балансом, хотя понимал, что вечное вращение получить от такого колеса не удастся.
• Говорят, да Винчи принадлежит высказывание, приблизительно звучащее так: «конструирование такого колеса, которое имеет множество балансирующих деталей для поддержания вращения, будет приводить всегда к остановке, это самообман; хотя более тяжелые детали и находятся от оси дальше, момент их больше, но движущая сила колеса целиком остается неизменной».

Особого положения в истории с вечно вращающимися колесами удостоился Иоганн Бесслер. Множество колес было построено этим немецким часовщиком в начале 18 века. Маятник приводил колесо во вращение, но сам механизм был скрыт.

Многие оказывали иллюзионисту поддержку, признавая его талант как часовщика, хотя и считали его иллюзионистом. Одно из колес Бесслера вращалось непрерывно на протяжении 53 дней, хотя в охраняемое машинное помещение никого не впускали…

Физика всегда берет свое, как ни назови механизм, какую заумную терминологию ни приплети. В 2006 году было анонсировано устройство Орбо, которое оказалось простым магнитным мотором, а демонстрации его проваливались, стоило отключить батарею питания. На протяжении десятилетий Джон Серл рассказывал, что построил мотор-генератор на магнитах, с помощью которого летала его тарелка.

1. Некоторые уверенно заявляют, что моток проволоки способен вырабатывать электроэнергию.
2. Катушка Родина, по утверждению ее автора, Марко Родина, якобы использует принцип изобретенной им вихревой математики и так работает.
3. Вечный двигатель Тейна Хейнса, под интересным названием Перпеттия би-тороидал трансформер, оказался обычным электромотором, который только лишь по утверждению самого Хейнса вырабатывает энергии больше, чем потребляет.

Многие фанаты «вечных двигателей» ссылаются на Николу Тесла и на его статьи. Но Тесла никогда не заявлял о возможности создания «вечного двигателя».

Тесла только рассматривал возможность эффективного использования тепла, перемещаемого из одного места в другое, из теплого региона в холодный.

Тесла даже не заикался о возможности нарушить законы термодинамики, он только хотел использовать его эффективнее.

Но многие «вечные двигатели» запатентованы

Есть серьезный аргумент в пользу так называемых вечных двигателей, который звучит так: «многие из них запатентованы». Дело в том, что патент указывает на оригинальность изобретения, но не может служить стопроцентным подтверждением его работоспособности. На деле, большинство запатентованных «вечных двигателей» проваливаются на испытаниях, и в большинстве стран они уже давно не патентуются.

«Требование применимости» введено в США — устройство должно быть реально применимо, и пока не будет представлен реально работающий образец — ничего в США не запатентуют.

За примерами далеко ходить не надо. Йозеф Ньюман в 80-е разработал собственные гироскопическую и электромагнитную теории, и на этой основе изобрел мотор. В патентовании ему было отказано, поскольку описываемый принцип попросту нарушал фундаментальные законы природы. Апелляция Ньюмана встретила отказ. Он даже подал позже иск против патентной комиссии, и суд предписал экспертизу.

Эксперт внимательно изучил конструкцию Ньюмана и понял, что изобретатель хоть и искренне, но заблуждается в своих теориях, однако признал что энергии на выходе больше чем на входе.

Бюро Стандартизации пришло к выводам, которые не совпадали с выводами эксперта, мотор был признан преобразователем постоянного тока в переменный ток, кстати эффективность преобразователя уступала уже известным.

Так или иначе, конечное решение суда было не в пользу Ньюмана.

Теории заговора

Дискуссии о возможности или невозможности реального «вечного двигателя» продолжаются, и нельзя не упомянуть здесь теорий заговора. Главный аргумент сторонников теорий заговора — правительства поддерживают нефтяных магнатов и подавляют изобретателей. Различные тематические сайты и конспирологические фильмы поддерживают такие взгляды.

Но при внимательном рассмотрении никакого подавления нет. На ютубе ежедневно появляются видео с работающими «вечными двигателями». Вероятно, подавление не работает.

Многие люди десятки лет защищают свою идею, и никто их не преследует и не мешает им в поисках свободной энергии. Патенты остаются доступными, видео остаются на ютубе, книги продолжают печататься. Кто же что тут подавляет?

Для чего ищут «вечный двигатель»?

Суть данного социального явления похоже в том, что принятая в науке невозможность нарушения физических законов подстегивает искателей, является для них сильнейшей мотивацией.

Любители научной фантастики превращаются в ученых, которые берут на себя смелость поставить под сомнение прочные научные устои во имя то ли осуществления своей мечты о свободной энергии, то ли из-за желания найти простое и быстрое решение всех проблем.

Это же относится к развитию сверхспособностей, психических супервозможностей и к прочим одержимостям нашего времени. Мечты неиссякаемы.

Неужели все они шарлатаны?

Справедливости ради стоит высказать предположение, что не все честные изобретатели-новаторы являются просто мечтателями.

Многие из них, очевидно, просто не могут правильно объяснить работу своих изобретений, и из-за этого выглядят шарлатанами в глазах настоящих ученых.

Тем искателям, которые не ищут славы и денег, кто предан своим благим целям, можно лишь пожелать успехов в их творчестве. Есть многое на свете, друг Горацио, что и не снилось нашим мудрецам…

Андрей Повный

Вечный двигатель — разве это возможно?

Можно сказать, что это идеальный источник энергии, так как его КПД стремится к бесконечности. За последние столетия предлагались разные варианты исполнения «вечного двигателя», в основном механические. У всех этих действительно красивых моделей имеется один существенный недостаток: они не работают.

Значение «вечного двигателя» как источника энергии весьма велико. Если бы у нас был такой двигатель, то, автоматизировав многие процессы, человечество могло бы перейти от физического труда к умственному, к творчеству.

Мы могли бы получать энергию в любых количествах, в зависимости от мощности генерирующей установки. При создании такого двигателя мир изменится. Больше не нужны лес и газ, уголь и нефть в качестве топлива.

Все нужды по обогреву и кондиционированию, освещению помещений и питанию механизмов с таким двигателем решаются просто.

Не нужно будет обрабатывать огромные площади земли для получения скудного урожая, так как будут установки по производству на гидропонике любых видов овощей и фруктов. Это будет поистине мир изобилия.

Люди смогут расселиться по Земле более равномерно, сделать приемлемые условия и жить в любом месте планеты. В этом состоит задача научно-технической революции: освободить человечество от физического труда.

На первом этапе превратить Землю в планету изобилия и счастья, а на втором этапе начать освоение других планет.

Томаты, выращиваемые гидропонно в стогах сена Giancarlo Dessì, ru.wikipedia.org

Что же такое «вечный двигатель»? Он делится на вечные двигатели первого рода и второго рода. Причинами, по которым их нельзя построить, называются первое и второе начала термодинамики.

1. Вечный двигатель первого рода предполагал работать без извлечения энергии из окружающей среды.
2. Вечный двигатель второго рода — это машина, которая уменьшает энергию теплового резервуара и целиком превращает ее в работу без каких-либо изменений в окружающей среде.

Осознание того, что создание вечного двигателя невозможно, подвигло Парижскую академию наук в 1775 году отказать в рассмотрении всех подобных проектов.

Один из примеров действующего «вечного двигателя» — это гидроэлектростанции и приливные электростанции. Для корректности следует сказать, что эти генераторы энергии используют энергию Солнца, гравитационные поля Земли и Луны, то есть однозначно не являются «вечным двигателем» первого рода. Это «вечный двигатель» второго рода.

Основа работы гидроэлектростанции — использование круговорота воды на Земле. Вода падает вниз, генерируя при этом электроэнергию, затем испаряется и возвращается в исходную позицию. Физически для работы этого двигателя необходимо наличие силы тяготения в каждой точке земного шара и наличие солнечной энергии (электромагнитных волн инфракрасного диапазона), чтобы испарить воду.

Depositphotos

Отметим, что вся энергия, которую мы сегодня получаем, это энергия Солнца, в том числе и энергия, накопленная за длительное время в виде вещества (леса, угля, нефти, радиоактивного топлива и т. п.).

На данном этапе развития человечества нам всегда необходим посредник в виде какого-либо вещества (в данном случае воды), чтобы преобразовать энергию Солнца в удобный для нас вид энергии (электроэнергию).

Ядерная энергетика также использует воду, но уже в виде пара, который сбрасывается на турбину для получения электроэнергии.

Таким образом, вода — это «рабочее тело» двигателя, которое «крутит наши колеса». Другими словами, энергию Солнца и гравитационного поля можно использовать в виде воды, движущейся под действием этого поля.

• Задача создания вечного двигателя первого рода — получение электроэнергии только от гравитационного поля без использования вещества-посредника. Гравитация присутствует везде на планете, что означает: двигатель можно поставить в любой точке планеты и получать энергию в любых количествах, соизмеримых с мощностью установки.

Далее мы покажем, каким образом это возможно.

Надо сказать, что природа гравитационного поля мало изучена. Известно, что это поле энергии, которое создает силу тяготения. Известно также, что гравитационное поле неоднородно по направлению действия силы тяготения (вектору гравитации), так как, во-первых, поверхность планеты имеет разную плотность, а во-вторых, магма Земли находится в движении, создавая тем самым эту неравномерность.

В качестве примера скажем о векторе гравитации в строительстве. Возведение сооружений ведется по уровню (отвес и т. д.).

То есть предполагается, что вектор гравитации везде одинаков и направлен перпендикулярно поверхности Земли, а это не так.

Особенно отчетливо это видно при многоэтажном строительстве: два здания, стоящие рядом, не будут находиться на параллельных прямых, что можно проверить измерением расстояния между первыми и последними этажами.

Эта информация не имела бы никакого значения, если бы не одно «но». Вектор гравитации может меняться в пределах одного здания. Плиты перекрытий становятся на излом, что может явиться причиной обрушения.

Кроме того, вектор гравитации не является статическим. Он может постепенно меняться со временем, то есть имеет свойство ротации. Возможно даже изменение вектора в процессе строительства многоэтажного здания, что ведет к искривлению постройки. Поэтому при строительстве важно знать изменение за время t вектора гравитационного поля.

Явление ротации гравитационного поля практически не изучено и не берется в расчет при строительстве сооружений. Но наверняка имеются аномальные зоны, вовсе непригодные для строительства.

Архитекторы знают о «гиблых местах», в которых лучше вообще ничего не строить. Отметим, что многоэтажное строительство ведется сравнительно недавно.

Мы встречаем невысокие и устойчивые древние постройки, например, пирамиды.

Другой пример, на котором можно убедиться в ротации гравитационного поля — завалы деревьев в лесу. Наблюдения за ростом деревьев показывают, что при нормальном росте они повторяют вектор гравитации. В том месте, где ротация минимальна, деревья стоят долго. Где скорость ротации высока — деревья не растут, образуются пустыри. Где ротация протекает медленно — возникают завалы.

И. И. Шишкин, «Бурелом», 1888 г. artchive.ru

Причина завалов следующая. Деревья росли в направлении вектора гравитации, а когда он через несколько лет изменился, нагрузка на корни также изменилась и перестала быть равномерной. У основания возникает излом, деревья падают под собственным весом. Особенно это относится к высоким деревьям (эффект рычага), а также выполняется при больших углах отклонения вектора гравитации.

В качестве приборного обеспечения для оперативного определения вектора гравитации на данном этапе используется отвес, но определение ротации вектора гравитации отвесом имеет определенную специфику.

• Итак, имея приборное обеспечение, мы сможем обнаружить места, где ротация вектора гравитации стабильна. Другими словами, это аномальные зоны с завихрением гравитационного поля. Сила тяготения будет различной, и «вечный двигатель», не работающий в обычных условиях, здесь заработает.

Гравитационная аномалия является неисчерпаемым источником энергии. Описанное явление существует в любых планетарных системах, на любых планетах.

Разумеется, сила тяготения зависит от массы планеты, и на небольших планетах КПД «вечного двигателя» будет небольшим, а строительство установки — нецелесообразным.

Но в условиях Земли мощность генерирующего двигателя должна оказаться приемлемой для обеспечения жизни человечества.

Продолжение следует: «Вечный двигатель — это просто!»

IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Смирнова А.А. 11МОУ — СОШ ПОС. ЧАЙКОВСКОГО
Шашлова Т.А. 11МОУ — СОШ ПОС. ЧАЙКОВСКОГО

Текст работы размещён без изображений и формул. Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Изучая на уроках физики тему «Основы термодинамики», меня особо заинтересовал вопрос о вечном двигателе, и я решила изучить эту тему более подробно.

Актуальность данного исследования заключается в том, что технология вечного двигателя привлекала людей во все времена. Сегодня она считается скорее псевдонаучной и невозможной, нежели наоборот, но это не останавливает людей от создания все более диковинных штуковин и вещиц в надежде нарушить законы физики и произвести мировую революцию.

Что же касается вечного двигателя — «perpetuum mobile», — то, несмотря на открытие в середине XIX века закона сохранения энергии, полностью исключающего возможность создания такого устройства, попытки работы в этой области продолжаются и в наши дни.

Повышение интереса к проблеме «вечного двигателя» в последнее время не случайно. Оно определяется не только современной ситуацией в энергетике, но и актуальными проблемами экологии, тесно с ней связанными.

Планета Земля не вечна, ее ресурсы истощаются, и людям нужно искать другие источники материалов.

В связи с этим я выдвинула гипотезу о том, какое значение в науке имеет вечный двигатель. Возможно ли создание такого двигателя, одного из нетрадиционных источников энергии.

• Цель моей работы: узнать, что же такое вечный двигатель, какие виды вечного двигателя существуют и можно ли его создать.
• Задачи:
• Выяснить, что такое вечный двигатель.
• Рассмотреть более подробно некоторые модели вечных двигателей.
• Сконструировать и провести испытания вечного двигателя.
• Практическая значимость темы объясняется повышенным интересом к проблеме создания вечного двигателя и созданию альтернативных источников, заменяющих его.
• Объект исследования: вечный двигатель.
• Предмет исследования: происхождение вечного двигателя и его концепции.
• Проблематика: возможно ли создание вечного двигателя.
• Основная часть
• Понятие вечного двигателя

Вечный двигатель (лат. Perpetuum Mobile) — воображаемое неограниченно долго действующее устройство, позволяющее получать большее количество полезной работы, чем количество сообщённой ему извне энергии (вечный двигатель первого рода) или позволяющее получать тепло от одного резервуара и полностью превращать его в работу (вечный двигатель второго рода) (1).

Современная классификация вечных двигателей такова:

Вечный двигатель первого рода — неограниченно долго действующее устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.

Вечный двигатель второго рода — неограниченно долго действующая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики.

И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей.

Из этих начал выросли многие физические теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных не остаётся никаких сомнений в том, что данные постулаты верны, и создание вечного двигателя невозможно.

В частности, второе начало термодинамики может быть сформулировано как один из следующих постулатов:

Постулат Кельвина — невозможно создать периодически действующую машину, совершающую механическую работу только за счёт охлаждения теплового резервуара.

Постулат Клаузиуса — самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к более горячим невозможен.

Демон Максвелла и броуновский храповик, если бы такие устройства были осуществимы, позволили бы реализовать вечный двигатель второго рода. Однако доказано, что работа таких систем как замкнутых (без обмена энергией с внешней средой) невозможна.

История создания вечных двигателей

Попытки исследования места, времени и причины возникновения идеи вечного двигателя — задача весьма сложная. Не менее затруднительно назвать и первого автора подобного замысла.

К самым ранним сведениям о двигателе относится, по-видимому, упоминание, которое мы находим у индийского поэта, математика и астронома Бхаскары, а также отдельные заметки в арабских рукописях XVI в. , хранящихся в Лейдене, Готе и Оксфорде. В настоящее время прародиной первых вечных двигателей по праву считается Индия.

Так, Бхаскара в своём стихотворении, датируемом примерно 1150 г., описывает некое колесо с прикреплёнными наискось по ободу длинными, узкими сосудами, наполовину заполненными ртутью.

Первые проекты вечного двигателя в Европе относятся к эпохе развития механики, приблизительно к XIII веку. К XVI—XVII векам идея вечного двигателя получила особенно широкое распространение. В это время быстро росло количество проектов вечных двигателей, подаваемых на рассмотрение в патентные ведомства европейских стран.

Многие знаменитые ученые разных времен безуспешно пытались его создать, включая и великого Леонардо да Винчи.

Он потратил несколько лет на создание вечного двигателя, как путем усовершенствования уже имеющихся моделей, так и пытаясь создать что-то принципиально новое.

В конце концов разобравшись, почему же ничего не работает, он первым сформулировал заключение о невозможности создания подобного механизма. Однако изобретателей его формулировка не убедила, и они до сих пор пытаются создать невозможное.

Различные виды вечных двигателей

Большое внимание, которое уделяли изобретатели вечного двигателя попыткам использовать для них гидравлику, конечно, не случайно.

Хорошо известно, что гидравлические двигатели были широко распространены в средневековой Европе. Водяное колесо служило, по существу, основной базой энергетики средневекового производства вплоть до XVIII в.

1. Вечные двигатели обычно конструировали на основе использования следующих приёмов или их комбинаций:
2. – подъём воды с помощью архимедова винта;
3. – подъём воды с помощью капилляров;
4. – использование колеса с не уравновешивающимися грузами;
5. – природные магниты;
6. – электромагнетизм;
7. – пар или сжатый воздух.

Самая древняя модель вечного двигателя, упоминается в рукописи XII века Бхаскары.  Колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно.

Принцип действия этого первого вечного двигателя был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. При легком вращении ртуть начинает двигаться по направлению, тем самым приводя колесо в состояние дисбаланса.

Пытаясь достичь покоя, колесо будет находиться в постоянном движении.

Бхаскара позаимствовал дизайн своего вечного двигателя у знаменитого круга вечного возвращения и никогда не пытался построить описанное им устройство.

Возможно, он даже не задумывался, насколько реальна его конструкция, — для Бхаскары это была всего лишь удобная математическая абстракция. Попытка создать вечный двигатель была безуспешной, т.к. сумма моментов силы тяжести равна нулю.

Для запуска колеса необходимо приложить силу, но колесо не будет вращаться вечно. (3)

Колесо Бхаскары

Н е менее старая модель вечного двигателя, это колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит колесо должно вращаться вечно.

Колесо с шариками

Исследовательская часть

Человеческая натура такова, что испокон веков люди пытались создать нечто, работающее само по себе, безо всяких воздействий извне. Изучая различные источники информации, мне стало интересно, а можно ли вообще сделать вечный двигатель и что он под собой подразумевает. И сколько будет работать колесо, если попробовать воссоздать уже существующие модели?

Конструирование и испытания колеса Бхаскара

Изучив литературу по созданию колеса Бхаскара, мы с папой приступили к его конструированию. Правда мы внесли некоторые изменения в конструкцию, взяв вместо ртути обычную воду и поменяв трубки на пластиковые бутылки.

На колесо от велосипеда с 36 спицами мы прикрепили по всему ободу пластиковые бутылки – 6 штук, заполнив их водой объемом 750 мл. Эту конструкцию жестко закрепили в центре колеса и начали эксперимент. (Приложение 1). Колесо в результате одинаково вращалось и по и против часовой стрелки. Один раз выведя его из положения равновесия наш «вечный двигатель» смог вращаться 8 секунд!

Следующий эксперимент мы провели с феном, создавая поток воздуха от него и заставляя колесо вращаться. Время его вращения увеличилось ровно на столько пока действовал воздушный поток.

Вечный двигатель у нас конечно не получился, но прикоснуться к созданию таких машин было очень интересно.

Конструирование и испытания механического двигателя

Следующее колесо, которое мы воссоздали, это было колесо с шариками. Нам понадобился плотный картон, оргстекло, шарики.

Из картона и оргстекла мы вырезали круг диаметром 22 см. На одинаковых расстояниях расположили семь направляющих для движения шариков и закрепили эту конструкцию. Шарики в наше колесо были взяты из подшипника в количестве 7 штук. (Приложение 2). Начали эксперимент.

Но наш «вечный двигатель» не хотел вращаться бесконечно.

Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов было меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжести грузов на плечо этих сил (проекция радиуса, перпендикулярная к направлению силы тяжести) справа и слева были равны.

Заключение

Все проекты механических perpetuum mobile как с жидкими, так и с твердыми грузами, в сущности, повторяли одну и ту же идею: создать так или иначе постоянный перевес одной стороны колеса над другой и тем заставить его непрерывно вращаться.

Тогда вечный двигатель должен совершать полезную работу, не имея никаких внешних источников энергии. Проще сказать, в нем не должно сжигаться топливо и к нему не должны прикладываться механические усилия. Чтобы вечный двигатель мог работать, он должен сам себя обеспечивать энергией. Иначе говоря, он должен вырабатывать ее в достаточном количестве, не имея никакого внешнего источника.

Существует ряд свидетельств, что именно поиски такой нереализуемой машины заложили фундамент механики как науки. Великие ученные прошлого приняли как аксиому невозможность создания Perpetuum Mobile и тем помогли пробиться росткам новой науки. Закон сохранения энергии стал неизбежным препятствием для изобретателей Perpetuum Mobile.

Значение «вечного двигателя» как источника энергии весьма велико. Если бы у нас был такой двигатель, то, автоматизировав многие процессы, человечество могло бы перейти от физического труда к умственному, к творчеству. Мы могли бы получать энергию в любых количествах, в зависимости от мощности генерирующей установки.

Ученые говорят, что создать вечный двигатель невозможно, но люди, не обращая внимания на их высказывания, продолжают пытаться создать Perpetuuum Mobile. Я же соглашаюсь с мнением ученых, но верю, что изобрести такой механизм, который будет работать очень долго под силу человеческим возможностям.

Список литературы

Большая Советская Энциклопедия / ред. О.Ю. Шмидт. — М.: Советская Энциклопедия, 1992. — 921 c.

Бродянский В.М. Вечный двигатель — прежде и теперь. — Гостехиздат, ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 264с.

Перельман, Я.И. Занимательная физика. Книга первая / Я.И. Перельман. — М.: Центрполиграф, 2017. — 252с.

https://salik.biz/articles/34675-osnovnye-modeli-vechnogo-dvigatelja.html

• П риложение 1
• Подготовка к конструированию
• Процесс заполнения сосудов водой
• Собираем установку
• Установка в действии
• Приложение 2
• Н ачало работы
• Колесо с шариками

Энергия из ничего: как инженеры пытаются сделать вечный двигатель

EmDrive — двигательная установка, состоящая из магнетрона и резонатора, не являющаяся работоспособной согласно современным научным представлениям.

Установка EmDrive была впервые предложена британским инженером Роджером Шойером в 1999 году. Используемый в ней магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, и, по заявлениям автора, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги.

Вне резонатора не испускается не только вещество, но и электромагнитное излучение; иными словами, EmDrive — не фотонный двигатель. Но даже если бы создаваемые магнетроном микроволны полностью излучались в одном направлении, полученная тяга была бы значительно меньше заявленной тяги EmDrive.

Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя, очевидно, нарушает закон сохранения импульса, а какое-либо общепринятое объяснение этого противоречия авторами разработок не предложено — сам Шойер опубликовал не рецензированную работу с объяснением, но физики отмечают, что теория радиационного давления более сложна, чем упрощенный аппарат, использованный Шойером, а его объяснения в целом противоречивы.

Экспериментальные данные долгое время не давали однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что было связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений.

Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах. Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат, — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года, в котором были устранены многие источники возможных ошибок.

Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что измеряемая «тяга» EmDrive возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата.

Экспериментальные испытания

Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер представил EmDrive в 1999 году. В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н.

В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип с заявленной силой тяги 0,1 Н. В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью.

В период 2006–2011 годов американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан Cannae Drive (также известен как Q-drive) — двигатель, для которого был заявлен аналогичной принцип работы.

В период 2008–2010 года в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н. В 2016 году результаты этой статьи были опровергнуты ее авторами, так как была обнаружена ошибка в измерениях, после исправления которой измеренная тяга оказалась в пределах шума измерений.

С 2013 года двигатель Cannae Drive испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой НАСА со сравнительно маленьким бюджетом 50 тыс. долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям.

Работы проводились под руководством Гарольда Уайта. Уайт считал, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума.

В ходе экспериментов 2013–2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н. Испытание проводилось на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении.

Испытания резонатора были проведены на очень низкой мощности (в 50 раз меньшей, чем при эксперименте Шойера в 2002 году), но чистая тяга при пяти запусках составила 91,2 мкН при подводимой мощности 17 Вт. Кратковременная наибольшая тяга составила 116 мкН при той же мощности.

Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный НАСА», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привел к практическим результатам».

В ноябре 2016 года была опубликована работа, выполненная инженерами лаборатории NASA Eagleworks, в которой учтены и устранены многие источники возможных ошибок, измерена тяга EmDrive и сделан вывод о работоспособности этой установки.

Согласно этой статье, двигатель смог развить тягу в 1,2 ± 0,1 мН/кВт в вакууме с мощностями 40, 60 и 80 Вт. В статье предполагается, что работоспособность двигателя может объясняться при помощи теории волны-пилота.

• Группа Мартина Таймара из Дрезденского технического университета

В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете. Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDriver.

В 2018 году были опубликованы новые результаты группы Мартина Таймара, согласно которым тяга, наблюдаемая в экспериментах с EmDrive (в том числе, видимо, экспериментах группы Eagleworks), связана скорее с недостаточным экранированием установки от магнитного поля Земли, чем с самой двигательной установкой: измерения показывали наличие небольшой тяги в одном и том же направлении даже при изменении ориентации установки или подавлении электромагнитных волн, поступающих в полость.

Дальнейшие испытания группы Таймара окончательно показали, что EmDrive не создает тяги.

• Предполагаемые китайские испытания в космосе

• В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2».
• Доктор Чэнь Юэ (Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите.
• В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае.

В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету 1,3 млн долларов на изучение и создание «двигателя бестопливного типа» на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха, противоречащая специальной и общей теории относительности). Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive.

Как работает EmDrive?

Это устройство, работающее на базе микроволнового излучения, представляет собой особую коническую камеру-резонатор, к которой подключен мощный магнетрон — источник микроволнового излучения.

При определенной геометрии этого конуса данное устройство будет загадочным образом двигаться в сторону узкой его части с крайне малой, но силой, если внутри конуса будут «гулять» микроволны.

Британский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер отказался от своей идеи, и ее через несколько лет проверил ряд физиков-профессионалов, в том числе и одна из лабораторий НАСА. Эти тесты, как пишет Майкл Маккаллох из Университета Плимута (Великобритания), привели к неожиданным для ученых результатам — оказалось, что изобретение Шоера действительно работает.

Маккаллох предложил правдоподобное с точки зрения физики объяснение этому «чудо-двигателю», обратив внимание на другую противоречивую вещь — так называемый эффект Унру.

Этот феномен был открыт американским физиком Уильямом Унру (William Unruh) в конце 70-х годов прошлого века, и он представляет собой объяснение того, почему существует сила инерции.

Унру показал, что предмет, движущийся с ускорением, начинает по-особому взаимодействовать с вакуумом или другой средой, через которую он движется — если говорить просто, то окружающее пространство становится «теплее» для него. Это тепло «давит» на движущееся тело и заставляет его снижать скорость.

Критика

Научное сообщество в основной своей массе не поверило в результаты испытаний спорного двигателя. Марк Миллс, который возглавлял ныне прекратившую существование лабораторию Breakthrough Propulsion Physics lab, считает, что аномальная тяга могла возникнуть в результате взаимодействия двигателя с испытательной камерой.

Лаборатория Миллса в свое время занималась задачами, аналогичными Eagleworks, то есть проверкой различных полуфантастических проектов космических двигателей. Так что опыта, чтобы делать подобные предположения, у него достаточно.

Астрофизик Технологического института Рочестера и научный обозреватель Forbes Брайан Коберлейн отметил, что публикация статьи в рецензируемом журнале еще не означает, что ее результат окажется верным.

Российские ученые также раскритиковали идею EmDrive. Астрофизик, главный редактор газеты «Троицкий вариант» и член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой Борис Штерн назвал бредом саму возможность создания невозможного двигателя.

Подобные эксперименты

• Катализатор энергии Росси

В 2009 году была подана заявка на предполагаемое изобретение «метод и аппаратура для проведения экзотермической реакции между никелем и водородом, с выделением меди».

Патент ссылается на предыдущие работы по холодному ядерному синтезу, хотя, по одному из заявлениий Росси, это не холодный ядерный синтез, а скорее — низкоэнергетическая ядерная реакция. Подобная система, но производящая меньше энергии, ранее уже была описана Фокарди и др.

Хотя итальянский патент, как и международные патентные заявки, описывает структуру и общую работу устройства, подробная работа устройства является коммерческой тайной, и независимая сторона рассматривает устройство как непрозрачный «черный ящик». Наблюдатели измеряли входную и выходную энергию за различные периоды во время публичной демонстрации. Widom и Larsen предложили теорию как объяснение элементного превращения и высвобождения избытка энергии.

Совместная работа про «холодный ядерный синтез» Росси и Фокарди была отклонена рецензируемым научным журналом и появилась в самоизданном блоге Росси.

Для публикации результатов Росси и Фокарди основали в 2010 году свой собственный онлайн-блог, назвав его Journal of Nuclear Physics (название блога сходно с названием некоторых научных журналов). Тесно связанная работа Фокарди была опубликована в 1998 году в рецензируемом научном журнале Il Nuovo Cimento A.

Это идея, основанная на решении уравнений Эйнштейна, предложенная мексиканским физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре, в которой космический аппарат может достичь сверхсветовой скорости.

Движение выше скорости света невозможно для объектов с действительной ненулевой массой в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.

В 2012 году группа Eagleworks под руководством Гарольда Уайта, объявила о создании интерферометра Уайта — Джудэя, который, по их заявлениям, может обнаружить пространственные возмущения, создаваемые сильными электрическими полями. Эксперимент подробно описан в работе Гарольда Уайта Warp Field Mechanics 101. 

Валерий Майсоценко, доктор технических наук, профессор, автор около 200 научно-технических работ и трех десятков актуальных прорывных патентов, нашел способ извлечения энергии из воздуха через природные экологически чистые процессы увлажнения воздуха, испарения и конденсации воды.

Термодинамический цикл Майсоценко основан на действии известных физических законов. Пространство, где образуется влажный охлажденный воздух, является областью пониженного давления. Теплый сухой воздух находится в зоне повышенного давления.

Воздух всегда движется от области высокого давления к низкому. До тех пор, пока слои воздуха различаются по температуре, влажности, давлению, существует направленный ветер. И дует тем сильнее, чем больше разница между исходными параметрами.

Спустя 30 лет его разработками пользуются по всему миру. Испарительно-конденсационный тепловой насос на основе воды сейчас способен вытеснить центральное отопление и компрессионную климатическую технику, а М-цикл в будущем может реализовать принципиально новую термодинамическую концепцию для двигателей и турбин.

Читать далее

Исследователи впервые погрузились к самому глубоколежащему утонувшему кораблю

Создана первая точная карта мира. Что не так со всеми остальными?

Появилась беспроводная система, которая помогает парализованным

Вечный двигатель — мечты стают былью

Путешествия на ракете с вечным двигателем или подъем на космическом лифте стали приметами обозримого будущего

На планете Земля практически не осталось неисследованных мест, люди проникли в самые глубокие океанские впадины и поднялись на самые высокие вершины. Всевозможные технические средства позволяют разглядеть мельчайших живых существ и, словно днем, наблюдать за ночной жизнью. Однако тяга к новому, толкавшая в свое время Колумба и Васко да Гаму, не дает покоя и нашим современникам, которые неудержимо стремятся узнать больше о единственном пока не освоенном пространстве – космическом.

Image Credit: SSV, MIPL, Magellan Team, NASA

ИССЛЕДОВАНИЯ КОСМОСА

Несмотря на то, что интерес к звездам был у человечества на всех, даже самых древних этапах развития, техническому прогрессу понадобились тысячи лет, чтобы наконец приблизить человека к космосу (насколько вообще к бесконечному космосу возможно приблизиться). От первых телескопов Галилея до околоземного «Хаббла» – человек все внимательнее вглядывался в неизведанное небо. Со стартом сначала неуправляемых, а затем пилотируемых космических миссий, мы узнавали о Вселенной все больше. 48 лет назад «маленький шаг для человека, но огромный скачок для человечества» стал триумфом человеческого гения и изобретательности, косвенно подтвердив потенциально неограниченные возможности техники. Впрочем, дальнейший прогресс исследования космоса наткнулся на существенную преграду, которую не смог полностью преодолеть до сих пор – дистанцию. Если расстояние от Земли до Луны всего-то 384 400 км, то уже до ближайшей от нас планеты – Венеры – придется лететь 40 млн км. Нынешним космическим аппаратам понадобится на это минимум четыре месяца. 120 дней в одну сторону и столько же – обратно. Слишком долгое автономное путешествие для человека. Но прогресс не стоит на месте, и уже в обозримом будущем этот полет может сократиться минимум в четыре раза.

EMDRIVE. Фото: COURTESY AIAA

EMDRIVE

В 2001 году британский инженер Роджер Шойер обнародовал детали революционного двигателя, теоретически способного не только в несколько раз увеличить скорость передвижения в космосе, но и делать это без использования жидкого или твердого топлива. Идея Шойера, названная EmDrive, основана на использовании электромагнитных волн, колебания которых в замкнутом резонаторе специальной формы создают тягу. Для своей работы установка использовала лишь небольшой объем электроэнергии, которую можно было получать из солнечных батарей. Таким образом, оборудованный подобным двигателем летательный аппарат мог достигать невиданных ранее скоростей, сократив путешествие по маршруту Земля–Венера до 40 дней, и при этом двигаться собственным ходом очень долго – пока хватает света. К сожалению, аппарат имел один важный нюанс: он нарушал законы физики, в частности, третий закон Ньютона, утверждающий, что на каждую силу есть равнозначное противодействие. Поэтому в научных кругах быстро забыли о предложение Шойера, назвали ее невыполнимой и положили папку с чертежами в долгий ящик.

Не доставали ее оттуда до 2010 года, когда в китайском Северо-западном политехническом университете создали рабочий прототип двигателя Шойера. Хотя уровень тяги, созданной аппаратом, был довольно низким по отношению к его массе, все же показатели были заоблачными. На этой волне вновь ожила дискуссия об экспериментальном двигателе, а его разработчик показал миру второй теоретический прототип, еще более эффективный, чем предыдущий. Правда, его объяснение принципа действия вызвало лишь смех у  академиков, поэтому ни одна статья Шойєра на эту тему не была опубликована в рецензируемом профессиональном издании. Тем временем, глобальный интерес к аппарату вновь пошел на спад, тем более через несколько лет китайские ученые заявили, что нашли ошибку в своем предыдущем исследовании и снизили реальные показатели тяги до уровня погрешности. Хотя кое-где происходили различные эксперименты, тема «вечного двигателя Шойєра» затихла вплоть до 2014 года, когда исследователи одной из лабораторий НАСА подтвердили «вероятность» теории Шойєра. Правда, исследование проводилось на очень малой мощности, поэтому, как признали сами исследователи, «это – небольшой проект, который пока не дал практических последствий».

Все же академические круги до сих пор очень скептически относятся к будущему этой технологии, отмечая, что она нарушает принципы мироздания, поскольку при создании тяги якобы не порождает контрсилу. Но и без «двигателя Шойера» инженерная мысль создала несколько других приспособлений, позволяющих удешевить и ускорить космические путешествия.

ЛАЗЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ

Наибольшим ограничением для современных ракетных двигателей стал огромный расход топлива. Чтобы набрать необходимую для выхода за пределы атмосферы скорость, летательному аппарату нужно сжечь сотни тонн топлива. Кроме существенного подорожания, это еще и значительно увеличивает массу ракеты, ведь топливо сгорает постепенно. Учитывая это, инженеры уже много лет работают над разработкой механизмов внешней доставки энергии. Одной из наиболее совершенных на сегодня является лучевая форма питания, которая использует направленный луч энергии, сфокусированный на аппарате. Для этой цели могут служить лазер или микроволны. Размещение мощной генерирующей станции на поверхности Земли избавляет от необходимости устанавливать тяжелые элементы питания на самом летательном устройстве. Многочисленные концептуальные системы уже несколько лет проходят испытания, но ни одной действительно рабочей лучевой установки космического питания пока не создано, хотя современный уровень технологий уже якобы достиг необходимого для этого уровня.

Фото: NASA/Bill Ingalls

ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО

Другим способом увеличения дальности и мощности космических аппаратов является оборудование их ядерными силовыми установками. Хотя этот вариант не слишком уменьшает массу ракеты, он значительно увеличивает дальность ее автономного хода, поскольку реакция расщепления ядра атома высвобождает гигантское количество энергии при относительно малых затратах топлива. Первые попытки применить в космонавтике только что изобретенную атомную энергию были сделаны еще в 50-х годах прошлого века. Во время космической гонки США и СССР упорно работали над этой технологией, однако Штаты оказались разворотливей, и уже в 60-х годах создали рабочий прототип. На наше счастье, огромная опасность потенциальной ядерной катастрофы в атмосфере была выявлена на относительно ранних этапах, и работы над проектом прекратили. Когда в 1965 году США провели реалистичное испытания оборудованного ядерным реактором космического аппарата, то обнаружили, что его авария в космосе или атмосфере Земли вызовет радиоактивное загрязнение огромных территорий, масштаб которого будет зависеть исключительно от неподвластной нам погоды.

ЛИФТ В КОСМОС И СОЛНЕЧНЫЙ ПАРУС

Идею создания стационарного подъемника в космос впервые высказал в далеком 1895 году легендарный Константин Циолковский. Понятно, что тогдашние технологии не позволяли воплотить эту идею в жизнь, однако изобретение углеволокна и запуск МКС изменили это. Уже разработаны детальные планы физического соединения летательного аппарата на околоземной орбите со станцией на поверхности Земли. Создание космического лифта потенциально позволит сэкономить огромные средства на доставке грузов на орбиту. Некоторые проекты даже предлагают использовать длиннющий натянутый трос для запуска летательных аппаратов, ведь это позволяет использовать природные силы Земли для ускорения. Несмотря на кажущуюся нереалистичность этой идеи, японская строительная компания «Обаяши» уже объявила о своих планах к 2050 году создать космический лифт.

Еще перспективнее выглядит система так называемого «солнечного паруса». Это устройство, использующее давление солнечного света на зеркальную поверхность для приведения в движение космического аппарата. В отличие от перечисленных ранее технологий, солнечный парус уже нашел практическое применение в исследовании космоса, хотя и очень ограниченное. Преимуществом солнечного парусника стало бы отсутствие топлива на борту. А недостатком – тот факт, что за пределами Солнечной системы давление солнечного света приближается к нулю, и поэтому разгон солнечного парусника становится проблематичным. Как вариант, рассматривается проект разгона лазерными установками с какого-нибудь астероида. И хоть это похоже больше на фантастику, сейчас это один из самых реалистичных вариантов звездолета.

СВОБОДА МЕЧТАТЕЛЯ

Тем временем, упорный Роджер Шойер не сидит без дела. Под шум критики со всех сторон он основал собственную компанию и продолжает работать над высокоэффективным вечным двигателем, дизайн которого уже запатентовал. В прошлом месяце он представил третье поколение силовой установки EmDrive, которая позволяет не только отправлять сверхсложные и дорогие устройства в космос, но и поднять в воздух небольшой персональный самолето-автомобиль с вертикальным взлетом и посадкой.

Хотя этому проекту недостает работающих прототипов, он наглядно демонстрирует не только возможность приспособить космические технологии к бытовым нуждам, но и силу индивидуальной мысли. Без миллиардных ресурсов и большой профессиональной команды Шойеру, возможно, удалось кардинально изменить представление о мире, открыв новые законы физики. Говоря о его, на первый взгляд, неосуществимом проекте, стоит отметить, что такие привычные современному землянину технологии, как телевидение, авиатранспорт, пересадка внутренних органов и даже централизованное отопление, – в свое время наталкивался на громкую критику. Мир не стоит на месте, а стремительно несется вперед с помощью инженерной мысли и технического прогресса. Поэтому ни у кого не вызывает сомнений сам факт отправки человека на освоение других планет уже в обозримом будущем. А вот, какая именно технология позволит это сделать: микроволновая, фотонная, плазменная, ядерная, магнитная или какая-либо другая, – это предмет дискуссии, которая уже совсем скоро даст свои практические последствия.

Максим Наливайко, Оттава

Вечный двигатель: возможно ли создать Perpetuum Mobile?

Представьте, что ваш телефон никогда не разряжается, автомобилисты не знают слова «заправка», а искусственные органы работают дольше настоящих… Конечно, сегодня даже дети знают, что за все нужно платить, а в школе учат, что ничто не возникает из ничего. Но несколько сотен лет назад ученые утверждали, что пассажиры поездов непременно умрут от удушья в разреженном воздухе, а при виде автомобилей у коров случатся выкидыши.

Времена меняются. Что такое вечность? Время существования Вселенной? Энергии в ней хоть отбавляй. Неужели нельзя построить двигатель, использующий скрытые резервы мироздания, с гарантийным сроком «до следующего Большого взрыва?»

Недостижимая мечта любого инженера. Философский камень механики. Инструмент ловких мошенников и атрибут множества фантастических произведений. Знакомьтесь: вечный двигатель.

Невозможное возможно

Игрушка «Пьющая птичка», наклоняющаяся к бокалу с водой. Действие основано на испарении жидкости в бокале и охлаждении головы птички. С высыханием бокала движение прекращается.

Вечное движение возможно. По крайней мере, оно не противоречит квантовой механике и первому закону Ньютона (материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного движения до тех пор, пока внешние воздействия не изменят этого состояния). Не так давно астрономы университета Миннесоты обнаружили в космосе «великое ничто» — пустое пространство протяженностью около миллиарда световых лет. Если представить себе, что в нем отсутствуют всякие взаимодействия, то камень, брошенный там, двигался бы с постоянной скоростью вплоть до смерти Вселенной. То есть фактически вечно.

Однако когда речь заходит о вечном двигателе, обычно имеется в виду система, вырабатывающая больше энергии, чем потребляющая (теряющая ее на трении, сопротивлении воздуха и т. п.), благодаря чему ее можно использовать для каких-либо бытовых нужд. До изобретения паровых или электрических приводов единственным универсальным и мобильным источником энергии были мускулы. Пружинные и маятниковые механизмы годились лишь для приложения малой силы в течении длительного времени (часы). Самыми мощными стационарными двигателями были водяные и ветряные мельницы.

Это сильно ограничивало механиков. Например, в средние века не составляло труда соорудить потолочный вентилятор или эскалатор, но кто бы смог безостановочно крутить их сутки напролет? Вполне логично, что люди мечтали о «халявном» источнике энергии. Их фантазия была ограничена технологиями того времени, поэтому по нынешним меркам вечные двигатели древности выглядели трогательно и примитивно.

Вечная история

Бхаскара II: ртуть в колесе.

Первый вечный двигатель был придуман почти 9 веков назад. Индийский математик и астроном Бхаскара II предложил крепить к колесу сосуды с ртутью, изогнутые таким образом, чтобы во время вращения она перетекала из одного конца емкости в другой. По его замыслу колесо крутилось бы постоянно. Вероятнее всего, для ученого это был лишь символ вечного круговорота бытия (сансары, «протекания»).

Бхаскара вряд ли считал свою философскую модель вечным двигателем, однако арабские и европейские исследователи отнеслись к этому вопросу абсолютно серьезно. Несбалансированное колесо стало классикой «вечного двигателестроения». В 13 веке французский архитектор Виллар де Оннекур воспользовался той же схемой, заменив ртуть молоточками. На практике такое колесо найдет точку равновесия и остановится, не сделав даже полного оборота.

Вечные двигатели да Винчи (кодекс Форстера II, стр.90-91) и их современные модели

Леонардо да Винчи заинтересовался идеей вечного двигателя, создал несколько чертежей… и объявил о том, что ни один такой аппарат работать не будет. Он критиковал все попытки изобретателей создать очередное «волшебное колесо», однако мысль о принципиальной невозможности вечного двигателя стала аксиомой лишь двести лет спустя — когда в 1775 году Парижская академия наук перестала принимать патентные заявки на подобные устройства.

О, исследователи вечного движения, сколько суетных планов создали вы при подобных исканиях! Станьте лучше алхимиками!

Леонардо да Винчи

Вместе с тем Леонардо оставил чертежи водяной мельницы, вращаемой поднимаемой ею же водой, не снабдив их критическими комментариями. Считал ли он возможным вечный двигатель на воде — неизвестно.

Мельница Леонардо

Увлечение несбалансированными колесами уступило место моде на замкнутые схемы «устройство А вращает устройство Б, которое двигает устройство А». Философ, астролог и алхимик Марк Антоний Зимара (1460—1523), незнакомый с водяной мельницей да Винчи, описал ветряную мельницу, на которую дули огромные меха, приводимые в движение вращением этой самой ветряной мельницы.

Марк Зимара, как и Дон Кихот, сражался с ветряными мельницами.

В 1610 году нидерландский изобретатель Корнелиус Дреббел построил первые механические часы с автоподзаводом от перепадов атмосферного давления. Машина, представлявшая собой золотой глобус и показывавшая не только часы, но и даты с временами года, по меркам того времени казалась настоящим «вечным двигателем». За Дреббелом закрепилась слава мага и алхимика.

Трудно сказать, насколько качественно она была исполнена (к примеру, часы Atmos разрабатывались лучшими швейцарским инженерами в течение нескольких десятков лет). Но, учитывая, что Дреббел был невероятно талантлив (построил микроскоп с двумя линзами, подводную лодку для английского флота, изобрел инкубатор для цыплят с термостатом, автоматически регулирующим температуру, а также пытался создать воздушный кондиционер), разумно предположить, что его часы могли работать без поломок многие месяцы, если не годы.

Конец вечности

Последний, самый яркий период классического вечного двигателестроения пришелся на середину 18 века, а именно — на жизнь Иоганна Эрнста Элиаса Бесслера (1680—1745), придумавшего себе псевдоним Orffyreus (криптограмма Bessler).

Это был очень странный человек — хвастливый, надоедливый, занудный, с дурным характером и замашками параноика. По дошедшим до нас свидетельствам, он работал часовщиком. В 1712 Бесслер заявил, что овладел секретом вечного движения. Вначале он попытался показать безостановочное колесо с небольшим грузом жителям маленького немецкого городка Гера, но провинциалов это зрелище не впечатлило.

Бесслер стал разъезжать по стране, публиковать научные трактаты и строить более крупные модели своего двигателя. По каким-то причинам он не хотел делать компактные модели, а конструировал деревянные колеса диаметром около 4 метров. Его кипучая деятельность привлекла интерес ученых. Демонстрационные образцы мега-колес тщательно исследовались, но никаких признаков шарлатанства не обнаружилось.

Колеса Бесслера, собранные им в замке Вайсенштайн.

Было решено провести полномасштабный эксперимент. 12 ноября 1717 года в присутствии представителей власти одно из вращающихся колес диаметром 3,5 метра было размещено в комнате замка Вайсенштайн, а все окна и двери наглухо заперты. Две недели спустя комнату открыли. Колесо все еще крутилось. Тогда помещение было запечатано вплоть до 4 января 1718 года. Год спустя люди вошли в комнату и увидели, что колесо продолжает вращаться с той же самой частотой.

Это было уже интересно. Лондонское королевское общество захотело купить изобретение. Бесслер с ходу запросил двадцать тысяч фунтов (гигантские по тем временам деньги). Колесо решили проверить еще раз, но Бесслер внезапно впал в ярость и разломал свое творение — якобы для того, чтобы другие ученые не смогли украсть его идеи.

Изобретатель продолжил путешествия по стране, демонстрируя различные модели колес: вращающиеся только в одну сторону и останавливаемые лишь с очень большим усилием, а также вращающиеся в любую сторону и останавливаемые без всякого труда. В 1727 году служанка Бесслера заявила, что его механизмы приводились в движение человеком из другой комнаты. Проверить эти показания так и не удалось, но репутация инженера была навсегда подорвана. Бесслер умер, свалившись с сооружаемой им ветряной мельницы. Он оставил после себя непонятные шифрованные заметки и вынудил потомков гадать — был ли он безумцем, эксцентричным гением или гениальным фокусником?

Великие комбинаторы

Жульнический «двигатель» Редхеффера (современная уменьшенная копия)

В 19 веке увлечение вечными двигателями несколько спало — наука шла вперед, поэтому такие устройства все чаще становились инструментом обмана. Так, американец Чарльз Редхеффер из Филадельфии за 1 доллар показывал всем желающим сложную маятниковую машину вечного движения — правда, через зарешеченное окно. Местные жители подкупили одного механика, чтобы тот сделал копию двигателя Редхеффера — но с потайной пружиной внутри.

Увидев клон своего детища в действии, Чарльз запаниковал и бежал в Нью-Йорк, где его разоблачил знаменитый изобретатель Роберт Фултон. Последний заметил, что машина работает прерывисто и нашел ременной привод, ведущий от нее в соседнюю комнату с человеком, крутящим рычаг.

Машина Кили. Ему предлагали сотрудничать с Эдисоном или Тесла, но Кили, естественно, отказывался.

Еще один американец — Джон Кили (1827—1898) — заявил, что энергию можно извлекать из эфира за счет вибраций камертона. Его обвиняли в мошенничестве и даже в колдовстве, но ловкач умудрился 27 лет дурачить инвесторов, выманивая у них деньги на построение промышленного образца двигателя. Лишь после того, как Кили угодил под трамвай, выяснилось, что его макеты работали на сжатом воздухе. Мошенник нарушил много законов — но только не термодинамики.

На протяжении 19 и 20 веков подобные аппараты продолжали кормить своих «изобретателей» и работников желтой прессы — с той лишь разницей, что термины «космические флюиды» и «всепроникающий эфир» сменились на «холодный термояд» или «альтернативная физика». Иногда это заканчивалось не просто плохо, а очень плохо — например, в 1966 году американский венгр Джозеф Папп (самообъявленный создатель реактивной субмарины) испытал двигатель, работавший на смеси инертных газов. Взрыв унес жизнь одного человека и покалечил двоих.

Изобретение Морея. Он, как и Тесла, якобы смог получить энергию из ничего.

Но далеко не все такие случаи имели криминальный характер. Вполне серьезный ученый Томас Генри Морей (1892—1974) неоднократно демонстрировал всем желающим работу прибора, собиравшего «лучистую энергию из вакуума» и преобразовывавшего ее в электричество.

Машина работала несколько дней подряд. Эксперты изучали ее вдоль и поперек, но никто не мог найти источника энергии. Промышленники захотели купить ее, Морей отказался, и единственный рабочий экземпляр был уничтожен. Позднее ученый жаловался, что в него несколько раз стреляли, его семье угрожали, а лаборатории периодически громились. Секрет устройства, собиравшего космическую энергию (в чем бы он ни заключался), изобретатель унес с собой в могилу.

Изобретатель Джозеф Ньюман охотно продает свои машины. Они работают на батарейках и выдают больше электричества, чем получают. Замкнуть цикл (чтобы избавиться от необходимости в батареях) изобретатель почему-то не хочет.

Грань между гениальностью и помешательством провести очень сложно. Другой физик — болгарин Стефан Маринов заявил, что посетил коммуну христианской секты «Метернита» (Линден, Швейцария), члены которой получили «вдохновение свыше» и построили генератор бесконечной электрической энергии под названием «Тестатика». Он работает уже много лет, перекрывая энергетические потребности всей общины. Вскоре после этого откровения Маринов спрыгнул с лестницы в библиотеке университета Граца.

Любители теорий заговора часто вспоминают о Стэнли Мейере, попавшем под суд за попытки продать двигатель, работавший на воде. Если верить махинатору, слабые электрические импульсы особой частоты разлагают воду на водород и кислород, которые потом используются вместо паров бензина, а мощности автомобильного генератора достаточно для продолжения разложения воды. Сколотив на этой афере кое-какое состояние, Стэнли внезапно умер в ресторане в 1998 году. «Знающие люди» не сомневаются, что его отравили нефтяные магнаты и правительственные агенты.

А в 2006 году ирландская компания Steorn объявила о создании принципиально нового двигателя «бесплатной энергии» Orbo, главным элементом которого стали обычные магниты. Один из первых экземпляров пообещали установить на водяном насосе в некоей кенийской деревне. Демонстрация Orbo перед комиссией ученых, намеченная на июль 2007 года, не состоялась «по техническим причинам». Позже компания всё же пыталась выпустить своё чудо-творение на рынок, представляла его на суд учёных (которые объявили, что оно не работает) и закрылась в 2016 году. Многие считают, что эпопея с «вечным двигателем» была просто маркетинговым ходом.

EmDrive — ещё один пример «невозможного» двигателя, с медным резонатором в виде усечённого конуса и магнетроном. В большинстве исследований не удалось обнаружить заявленного эффекта

Подозрительные типы

Физики делят вечные двигатели на два типа.

Любая машина, получившая энергию, производит эквивалентную ей работу и (или) тепло. Если работы или тепла больше, чем энергии, мы имеем дело с вечным двигателем первого типа — самым популярным среди изобретателей. Представим, что какой-то мрачный гений поставил несбалансированное колесо на чудо-подшипник. Достаточно один раз толкнуть его — и оно должно крутиться, ускоряясь до тех пор, пока не разлетится на части. Это называется «нарушением закона сохранения энергии».

Двигатель второго типа полностью преобразует окружающее тепло в работу, игнорируя второе начало термодинамики. Сегодня высказываются предположения о том, что создание некоего подобия такого устройства все же возможно, если речь идет о преобразовании не просто тепла, а темной энергии или темной материи, из которой создана наибольшая часть нашей Вселенной.

Вечные двигатели в фантастике можно тоже поделить на четыре категории.

«Водопад» Эшера (1961). Вода вращает колесо, поднимается наверх и снова участвует в работе.

Самый простой вид вечного двигателя основан на неких магических эффектах. К примеру, в романах Уэллса упоминается чудо-материал «кейворит» с сильными антигравитационными свойствами. Если изготовить колесо, половина которого сделана из кейворита, оно будет крутиться с постоянным ускорением. В мирах фэнтези вечный двигатель не востребован, ведь вместо конструирования громоздкого механизма всегда можно сотворить перманентное заклинание (уборка помещения в диснеевском «Ученике волшебника», либо горшочек, варящий бесконечное количество каши в сказке Андерсена).

Вечный двигатель второго вида — «невозможный механизм» — действует с заведомым нарушением законов природы и имеет чисто умозрительный характер. Хорошим примером такой парадоксальной конструкции служит водяная мельница нидерландского художника Мориса Эшера (1898—1972).

К третьему — «субъективному» виду вечного двигателя относится агрегат, работающий так долго, что для практического опровержения его «вечности» не хватит даже нескольких человеческих жизней. Источником энергии здесь обычно служат какие-либо «вечные» природные явления.

«Атмос». Заплатите свыше тысячи долларов и сэкономьте на батарейках.

Этот вид возможен не только в фантастике. Например, часы «Атмос» швейцарской фирмы Jaeger-LeCoultre работают от суточных колебаний температуры воздуха. Они заполнены этилхлоридом, который расширяется при нагреве и заводит пружину. Для минимизации трения крутильный маятник совершает лишь 1 оборот в минуту (в 150 раз медленнее, чем у обычных часов). Перепада в 1 градус достаточно, чтобы часы шли два дня. Теоретически, эти часы могут пережить не одного владельца. Но на практике гарантийный срок обслуживания разных моделей «Атмоса» составляет 20—30 лет.

Ещё один  вид устройств, которые можно принять за вечный двигатель, — преднамеренно усложненные механизмы длительного действия, выполняющие какую-либо примитивную задачу. Обывателю трудно понять цель и принципы их работы.

Столкнувшись с таким «вечным двигателем», можно на 99% быть уверенным, что его «изобретатель» — жулик. Чрезмерные усложнения конструкции нужны лишь для того, чтобы запутать наблюдателя и скрыть реальный источник движения (обычно — мощная пружина, спрятанная в пустотелой оси какой-либо шестеренки).

Бесконечное движение шарика по желобу «вибрационного механизма». «Изобретение» художника Рейдара Финсруда можно увидеть в его галерее в Осло.

Это интересно

Часы Артура Беверли.

В университете Отаго (г. Данидин, Новая Зеландия) находятся механические часы, построенные Артуром Беверли в 1864 году. Они заводятся от перепадов атмосферного давления и суточных температур. Часы работают уже 143 года. Этот эксперимент считается самым длительным в мире, однако термин «субъективный вечный двигатель» здесь неприменим. Их останавливали несколько раз для чистки, устранения поломок, а также в тех редчайших случаях, когда среднесуточная температура и давление были стабильны. Самыми старыми в мире работающими часами считаются куранты собора в Солсбери (Великобритания), установленные примерно в 1386 году.

Айзек Азимов не одобрял идею получения энергии из ничего. Он считал, что человечество будет развиваться, «сжигая» звезды. Вечно это длиться не может, однако писатель вышел из положения с присущей ему элегантностью: в рассказе «Последний вопрос» два пьяных техника задали суперкомпьютеру вопрос о том, как можно обратить энтропию вспять и продлить жизнь Вселенной (получив, таким образом, бесконечную энергию). Суперкомпьютер думал триллионы лет, постоянно эволюционируя, а в конце света, после тепловой смерти Вселенной, нашел ответ и сказал: «Да будет свет». Это можно понять следующим образом: энергия вечна, только вечно использовать ее нельзя. Рано или поздно все придется начинать с начала.

Существуют игры, позволяющие почувствовать себя сумасшедшим ученым, — например, The Incredible Machine (TIM) или Armadillo Run. Последняя якобы более реалистична, однако и в том, и в другом случае программы просчитывают физику таким образом, что умелый игрок может сконструировать вечный двигатель.

TIM и Armadillo Run.

* * *

Ничто не вечно, даже двигатели. Благородные безумцы древнего мира проектировали устройства, принципов действия которых они не понимали, и убеждали себя в том, что их машины будут работать вечно. Им на смену пришли ловкачи, проявлявшие чудеса изобретательности лишь в области сокрытия реальных источников энергии их двигателей. Сегодняшние непризнанные гении стремятся быть «ближе к народу», предлагая самый ходовой ресурс — бесконечное количество электроэнергии. А пока они доводят свои генераторы до ума, вы можете за несколько долларов купить на их сайте видеоролик, показывающий тестовую модель в работе. Раньше это было дешевле — посмотреть на колесо, крутящееся в амбаре, стоило лишь пару медных монет.

Наибольшая часть искренних попыток изобрести вечный двигатель приходится на людей без особых познаний в физике, но обладающих «золотыми руками» и страдающих от «творческого зуда». Интересно, что около трети из них — пенсионеры. В подавляющем большинстве случаев их проекты основаны на идеях вековой давности, причем авторы не ограничиваются одним «изобретением». Озарение приходит к ним чуть ли не каждый день, поэтому революционные чертежи поступают в патентное бюро не единицами, а килограммами.

В каком-то смысле вечный двигатель действительно существует — в виде его вечных поисков. Он работает по замкнутому циклу: то, на чем обожглись средневековые естествоиспытатели, сегодня вновь красуется на испытательных стендах. Но, может быть, это и к лучшему, ведь однажды именно так был придуман паровой насос, а Архимед перед тем, как крикнуть «Эврика!», собирался всего лишь помыться.

Почему вечный двигатель невозможен

Почему вечный двигатель невозможен?

В ходе истории не раз возникали идеи двигателей, которые давали бы больше энергии, чем получали. Действительно, если бы удалось придумать такой двигатель очень большая часть проблем человечества могла бы быть решена. Однако все попытки создать вечный двигатель оказались безуспешными. В этой статье я рассмотрю несколько наиболее характерных моделей вечных двигателей, а также фундаментальные причины делающие вечные двигатели в принципе невозможными.

Впервые вечный двигатель был предложен в 12-м веке, в Индии математиком Бхаскарой Вторым. Он предложил сделать внутри колеса особые емкости со ртутью.

Вечный двигатель Бхаскары II. Источник: blogspot.com

По его идее в одной части колеса переливающаяся ртуть всегда будет перевешивать ртуть во второй половине колеса и тем самым колесо будет постоянно вращаться.

Одна из модификаций вечного двигателя Бхаскары II. Источник; wikipedia.org

Идею Бхаскары II не раз модифицировали, например заменяя ртуть шариками, рычагами, гирьками и т.д. однако суть оставалась той же самой. Вечное движение должно было достигаться постоянным неравновесием двух частей колеса.

Однако все подобные «вечные двигатели» в итоге оказывались неработоспособными. Проблема заключалась в том, что при неравном весе различных частей колеса смещался и его центр тяжести, что в итоге в какой-то из моментов приводило к остановке колеса в положении равновесия относительно нового центра тяжести.

Магнитный «вечный двигатель». Источник: fis.wikireading.ru

Принципиально иным является идея вечного двигателя основанного на магнитах, как изображено на рисунке выше. Согласно идее его авторов магнит находящийся наверху будет тащить металлический шарик вверх по горке, затем шарик провалится в отверстие, скатится вниз и вновь будет притянут по горке вверх. И так до бесконечности.

В реальности же такой двигатель также неработоспособен. Расчеты показывающие его неработоспособность выходят за рамки данной статьи, скажу только что существует два основных сценарий. Либо магнит не сможет тащить шарик вверх, а если все же сможет, то шарик не провалится в отверстие, а будет притянут к магниту.

Разоблачение магнитного «вечного двигателя»

Еще в последнее время на ютубе в последнее время появилось множество видео с другой версией магнитного вечного двигателя. На лопастях вентилятора закреплялись кусочки металла и при приближении магнита, на видео четко видно, что лопасти начинают быстро вращаться.

Еще один магнитны «вечный двигатель».

Такие двигатели производят впечатление, но являются простым обманом: под кромкой вентилятора спрятана батарейка, а приближение магнита всего-лишь замыкает контакт между батарейкой и электродвигателем вентилятора.

Такие «вечные двигатели» относят к вечным двигателем первого рода. Это такие двигатели, которые не тратят энергию для совершения работы. Все они не могут быть работоспособными из-за того, что их принцип действия противоречит фундаментальному закону физики, а именно закону сохранения энергии.

Любой такой двигатель может работать только если имеет внешний источник энергии. Если где-то демонстрируется работающий «вечный двигатель» значит в нем, как в случае с вентилятором где-то спрятана батарейка или иной источник энергии.

Существуют также так называемые вечные двигатели второго рода. Их суть состоит в том, что такие двигатели должны использовать всю производимую работу для дальнейшего функционирования двигателя. Иными словами такой двигатель сам себя питает и имеет 100% коэффициент полезного действия.

Такие двигатели действительно не нарушают закон сохранения энергии. Но они противоречат другому не менее фундаментальному физическому закону — второму началу термодинамики.

Проблема в том, что невозможно создать такой двигатель, который бы преобразовывал всю энергию в работу без потерь. Все равно часть энергии будет тратиться на процессы внутри двигателя (хотя бы например из-за трения частей двигателя друг о друга).

Я сам в детстве пытался построить такой «вечный двигатель» по следующей схеме: аккумулятор приводит в действие электрический двигатель, электрических двигатель вращает ручку генератора, а генератор заряжает аккумулятор. Разумеется у меня ничего не вышло, так как потери энергии были слишком велики.

«Невозможный» двигатель EmDrive.

В настоящий момент практически ни в одной стране мира не рассматриваются новые заявки о создании вечных двигателей, так как давно установлено, что такие устройства теоретически невозможно и вопрос всегда лишь в том, где ошибся автор.

В то же время прогресс физики и химии особенно в последние годы просто огромен и существуют различные перспективные разработки, могущие в будущем привести к появлению источников «дармовой» энергии (термоядерный синтез, энергия вакуума и д.р.). Однако надо понимать, что эти устройства не будут «вечными двигателями» в классическом понимании этого слова и все равно будут получать энергию из внешних источников.

Как называется вечный двигатель с шариками

Содержание

1. Колыбель Ньютона
2. Колыбель Ньютона – отличный сувенир для снятия стресса
3. Вечный двигатель: возможно ли? Все попытки создать Perpetuum Mobile
4. Невозможное возможно
5. Вечная история
6. Конец вечности
7. Великие комбинаторы
8. Подозрительные типы
9. Это интересно
10. Видео

Колыбель Ньютона

Принцип работы колыбели Ньютона

Если к шарикам не прикасаться, то они все время находятся в неподвижном состоянии. Чтобы увидеть движение маятника, нужно привести в действие крайний шар, тогда шар на другом краю будет совершать колебания с такой же скоростью и амплитудой, как и предыдущий. Движения происходят по конкретной траектории и с постоянной частотой. Это демонстрирует закон сохранения импульса, а также превращение потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Маяник Ньютона устроен так, что начальный шар передаёт импульс второму шарику, а затем замирает. Нашему глазу на первый взгляд незаметно, как следующий шарик приминает импульс от предыдущего, мы не можем проследить его скорость. Но, если взглянуть пристальнее, можно заметить, как: шарик немножко “вздрагивает”. Это объясняется тем, что он совершает движения с посланной ему скоростью, но поскольку расстояние очень маленькое и ему некуда разогнаться, то он может на своем коротком пути передать импульс третьему шарику и и в итоге остановиться.

Представим маятник, состоящий всего из двух сфер. В этом случае шар в движении сталкивается с соседом, который пребывает в состоянии покоя. Соприкасание упругое и центральное (так как оно наблюдается в идеальной к олыбели Ньютона ). Чтобы сосчитать скорости шаров после упругого столкновения, необходимо воспользоваться уравнением закона сохранения импульса для такой схемы и уравнением закона сохранения энергии, а потом развязать полученную систему уравнений. Итог известен: шар, который двигался останавливается, а тот, что пребывал в состоянии покоя, обретает скорость первого.

Колебания похожи на распространение упругой волны в твёрдом теле, или же на посыл упругих возмущений и энергии упругой деформации без переноса вещества, как это происходит со звуком. Этот закон будет работать, если давать ускорение двум или трем телам одновременно.

История изучения принципа маятника

Исследование и использование маятниковых устройств для демонстрации закона воздействия между несколькими телами, было сначала описано учёным Мариоттом в 17-м столетии. Кроме Ньютона, принцип маятника использовали и другие физики. Среди них Христиан Гюйгенс, который изучал столкновение, а также физик Аббе Мэрайотт, он изучал закон воздействия тел друг на друга.

Есть много разногласий, как же все таки появилась современная колыбель Ньютона. К примеру, Мариуса Морина считают учёным, который первым сконструировал и дал название популярной сегодня конструкции. Он сделал для своей компании деревянную версию маятника. Сувениры -шар ы б ы ли успешно проданы и положили начало ринку таких игрушек. Парой лет потому режиссёр и скульптор Ричард Лонкрейн усовершенствовал шары, сделал их хромовыми, благодаря чему дизайн бил признан очень успешным.

Версия меньшего масштаба состояла из пяти 6-дюймовых хромовых шариков-подшипников стали, каждый из которых весил 33 фунта. Эта модель била практически такая же эффективна как настольная версия. В Соединённых Штатах Америки в Мичигане установили самую большую модель колыбели Ньютона. Она состоит из 16 шаров для боулинга, которые весят 6.8 кг каждый. Они крепятся на прочных тросах длиной 6.1 метра и возвышены на 1 метр над землей.

Влияние кол ы бели на нервную систему

— успок аивает нервы ;

— помо гает привести мысли в порядок ;

— отвл екает от проблем ;

Многие приобретают ее для офиса, устанавливают в кабинете или на рабочем столе. Маятник спасает в ситуациях, когда в разгар трудового дня никак не получается сконцентрироваться на главном из-за больших умственных нагрузок. За движением шаров можно наблюдать бесконечно. Отзывы довольных обладателей доказали, что энергия от движения маятника преобразовывается в интенсивный поток мыслей, интересных идей и в замечательное настроение на целый день.

Источник

Колыбель Ньютона – отличный сувенир для снятия стресса

Всем привет!
В сегодняшнем обзоре пойдет речь о маятнике (колыбель, шары) Ньютона, кому интересно прошу под кат
Начнём с небольшой предыстории.
Я очень увлекаюсь такой наукой как «психология», а как известно психология тесно связана с психиатрией — отраслью медицины, назначение которой распознавание и лечение психических расстройств, а маятник Ньютона это самый простой и эффективный способ снять стресс даже на рабочем месте, а ещё это очень красивый сувенир который отлично украшает рабочее место, создавая атмосферу гармонии и порядка.
Я давно хотела его приобрести для украшения рабочего стола, но появилась возможность взять его обзор и я не стала её упускать 🙂

Колыбель Ньютона (маятник Ньютона) — механическая система, названная в честь Исаака Ньютона для демонстрации преобразования энергии различных видов друг в друга: кинетической в потенциальную и наоборот. В отсутствие противодействующих сил (трения) система могла бы действовать вечно, но в реальности это недостижимо.
При отклонении первого шарика данной системы и последующим его возвратом к изначальному положению, его энергия и импульс передадутся без изменения через три средних шарика последнему, который приобретёт ту же скорость и поднимется на ту же высоту. Он в свою очередь передаст свой импульс и энергию по цепочке снова первому шарику. Крайние маятники будут колебаться, а промежуточные будут неподвижны. Из-за потерь механической энергии вследствие работы сил трения и упругости колебания маятников затухают, так как в реальных механических системах всегда действуют диссипативные силы.

Чтобы найти скорости шаров после упругого столкновения, надо записать уравнение закона сохранения импульса для такой системы и уравнение закона сохранения энергии и решить полученную систему уравнений. Результат известен: движущийся шар останавливается, а покоящийся приобретает скорость первого

Теперь можно перейти и к самому товару.
Основа пластмассовая, шарики и стойка металлические, шарики подвешены на леске.

Товар пришел вот в такой коробке

При транспортировке коробка помялась, но несмотря на это товар целый.
После того как открыла коробку началось самое интересное, леска на которых висят шарики очень сильно запуталась и местами она даже была связана и вечер был посвящен ее распутыванию.
Внешний вид

На опорах есть высечки для лески.

Шарики как я уже писала выше металлические.

Вес и диаметр шариков

Низ пластмассовый на резиновых ножках

Как действуют шары Ньютона?
Для того чтобы увидеть, как этот сувенир работает, достаточно взять один из крайних шариков, отвести его в сторону, а затем отпустить. После того как он ударится об своего соседа, с противоположной стороны произойдет зеркальное отображение данного движения, причем в том же ритме и с той же скоростью. Шарики посередине остаются неподвижными, а крайние будут колебаться до тех пор, пока силы упругости и трения не приведут к медленной остановке движения. Ритмичность движения и звуков как раз и создает эффект расслабления и стимулирует медитацию человека. Как долго будут двигаться шары Ньютона? Продолжительность работы такого оригинального подарка напрямую зависит от веса и размера шариков: чем больше их диаметр и чем они тяжелее, тем дольше будет длиться данный процесс, и наоборот.

Видео