漫画:什么是“第一类永动机”?

从远古时代到现在,人类一直在尝试使用外力来协助自己的生产和生活。

例如,我们用牛的力量来耕田,用马的力量来长途跋涉,用水和风的力量来灌溉和打磨地面。

尽管这些外力极大地帮助了我们,但毕竟存在各种局限性。

有什么方法可以获取无穷的动能吗?在13世纪,法国人提出了一项称为“魔术轮”的发明。

魔轮的中间是一个大齿轮,齿轮边缘安装了12个相同长度的短杆,每个短杆的末端都安装了一个铁球。

发明人认为,在理想情况下,这种大齿轮可以永远旋转而没有任何外力。

这是实现永动机的最早想法。

每个在初中学习过物理的人都知道,杠杆的力矩,即驱动杠杆旋转的力,等于力的大小与杠杆臂长度的乘积。

当两侧的力相等时,哪一侧具有较长的力矩臂,控制杆将向哪一侧倾斜。

最初由人们设计的万能运动机也可以被视为杠杆。

在任何时候,通过右侧铁球连接的短杆都处于伸直状态,并且远离齿轮中心。

左侧的铁球连接的短杆处于下垂状态,靠近齿轮中心。

因此,如果将整个系统视为杠杆,则杠杆右侧的力矩臂会比左侧的力矩臂大。

同时,由于每个铁球的重量相等,因此发明人认为,在任何时候,右侧的扭矩都必须大于左侧的扭矩,并且齿轮始终在驱动下顺时针旋转铁球。

1847年,英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(James Prescott Joule)成功地验证了能量守恒定律。

从那时起,人们意识到能量既不会从稀薄的空气中产生,也不会从稀薄的空气中消失,它只会从一种形式转变为另一种形式,或者从一种物体转变为其他物体,而总能量却是保持原样。

因此,根本不可能实现第一类永动机。

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