浅谈永动机(韩新南课件)

1、浅谈永动机 永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰世界，并从那里传到了西方。 在欧洲，早期最著名的一个“永动机”“魔轮”的设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。 如图所示：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一段装有 一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止的沿着顺时针的方向转动下去，并且带动机器转动。这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。 仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少

2、，只有四个，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数却有八个之多。于是轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下，便停在图中所画的位置上。 这以后人们想出了几百种的“永动机”，各式各样，但没有一架真正转动过。 这儿是另外一种想象的“永动机”：一只圆轮，里面装着可以自由滚动的沉重的钢球。这位发明家的想法是，轮子一边的钢球总比另外一边的离轮心远，因此，在它们的重力作用之下，一定会使轮子旋转不息。当然，他的想法是不会实现的，原因和上一个例子一样。 一直到19世纪中叶，能量守恒和转化定律被发现，人们认识到：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，可以从一种形式转化成另一种形式，从一个物体传递给

3、另一个物体，在转化和传递过程中能量总和保持不变。这一自然界的基本定律宣告了永动机幻梦的破灭。 即便如此，一直到如今仍然有很多人迷恋在“永动机”的创造之中，甚至不惜为之倾家荡产。 有趣的是，找寻“永动机”固然是永远没有结果的，但是对于这个不可能的事情的深入了解，却时常会引出许多很好的发现。 16世纪末到17世纪初，荷兰著名学者斯台文发现了斜面上力量平衡的定律，他发现这个定律的方法，正是对上面一段话的最好说明。 他发现这个斜面上力的平衡定律，并没有用到力的平行四边形法则，就只是靠左边这幅图。在一个三棱体上架着一串球， 一共14个，都是一样大小的。这一串球会怎样呢？那下面挂下来的部分，不成问题，是会

4、自己平衡的。但还有上面两部分，会不会平衡呢？换句话说，右边2个球跟左边的4个球会不会平衡？当然会的，如果说不会，那么这串球就会自动不停地从右向左移，因为一个球滑下来就有另一个球来补充，平衡也就永远不可能得到了。但是我们知道，“永动机”永不可能，这样架着的一串球是不会自己移动的，那么，右边的2个球就自然和左边的4个球平衡。初看这好象是一件怪事：2个球的拉力竟和4个球的相等。 从这个看似奇怪的现象，斯台文发现了力学上一个重要的定律。他是这样来思考的：这一串球的两段一段长一段短重力不相等；长的一段跟短的一段重力的比值，恰好是斜面长的一边跟短的一边长度的比值。从这里得出一个结论，就是用绳连在一起的两个重物搁在两个斜面上，只要两个重物的重力跟这两个斜面的长度成正比，它们就可以保持平衡。 有时候，两个斜面里短的一个恰好是竖直的，于是我们就得到力学上一个有名的定律：要维持斜面上的一个物体不动，一定要在竖直面的方向上加一个力，这个力跟物体重力的比等于这个斜面的高度跟