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1 # 喵阿咪哦
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2 # 周子期靜水流深
根據定義永動機是不存在,能存在的肯定不是永動機。
文獻講活力就是後來的動能,與系統位形以及依賴於位形的力函式有關。這是1800年前後物理學家的共識。
再溯源,萊布尼茨提出活力的概念是用來描述力的效果,那麼是否可以肯定動能與力有關。
歷史上約翰柏努利把非彈性碰撞活力的損失歸結為機械的因素,他的次子把他發展成為流體柏努利方程,其實不是恰當,因為他父親說的是非流體情況,從現代觀點看,非彈性碰撞活力(動能)的損失其實就是變成塑性變形能。但是這個情況能量守恆並未考慮進去。
仔細的看完了題主的問題描述,我發現這是個很有意思的問題。
永動機的能量守恆到底是什麼守恆呢?
首先我們瞭解一下能量守恆的概念:“能量不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一個物體轉移到另一個物體,而且能量的形式也可以互相轉換。”
題主提到的拖拉機拉兩個質量不同的重物前進一百米,一個一噸重(m1),另一個十噸重(m2)。
那麼我們來假定一種最簡單的情況來分析,逐條回答:
假定兩個重物的摩擦係數都為μ,汽車勻速運動,且到達終點的速度均為v,其他能量損耗暫不考慮在內。
一、拖拉機對重物做功,功等於力與在力方向位移的乘積,汽車對車皮的拉力數值等於車皮和地面的摩擦力(F=μ·m·g),即可算出拖拉機對10噸的車皮做功是1噸車皮的10倍。拖拉機對車皮做的功不一樣,拖拉機所消耗的油肯定也是不一樣的。“做功相同”這是問題描述中的一點小錯誤。
當然動量等於質量和速度的乘積,假定透過重點的速度v是一樣的,10噸重的車皮動量為1噸重車皮的10倍。
二、如果是把十噸重的車皮得到的能量全部轉化到一噸的物體上,中間不計傳遞損耗的話,一噸的物體得到的動能是與十噸重的車皮一致的。
三、動能轉化為電能的例子暫時沒有想到,但是動能轉化為電能的,可以參照水利發電,水的動能推動水輪機進而轉化為電能。如果不計損耗,動能與轉化後的電能數值也是相等的。
科學家們假象的永動機就是利用了能量守恆的定律。
科學家們想著用上面水槽水流的重力勢能轉化為動能,推動著下圖中的齒輪轉動,再借助齒輪的轉動,將下面水槽中的水抽到上面水槽中。先假定好多好多年之後,人類能夠發明出沒有摩擦的水管和傳動軸,水流能夠一直憑藉自身的能量從上水槽流下來,再被衝下水槽抽上去,週而復始,一直執行。但是這樣一個裝置造出來有什麼意義呢?不能對外輸出功率,作為一個觀賞機器研發出來,那他就沒有開發的價值。這還是在假定沒有摩擦等能量損耗的情況下。
當考慮到現實情況下的各種損耗,需要增加少許外來能量僅僅是能完成一個迴圈功能,在當前科技的想法下無非於多此一舉。這個有趣的假想還待科學家們去開發吧。