Новини
Як протестувати вічний двигун?
Технології
У цій статті ви знайдете коротке керівництво з тестування вічних двигунів. Крім жартів. Серйозно.
До нас в редакцію із завидною регулярністю приходять листи з описом конструкцій вічних двигунів і пропозиціями допомогти з будівництвом діючого прототипу в ім'я вічного щастя для всього людства. Ми з великою повагою ставимося до всіх наших читачів, в тому числі і тих, які вважають перший і другий постулати термодинаміки прикрим історичним непорозумінням. Мало того, винахідництво ми вважаємо найважливішим з талантів і почесним з хобі.
На допомогу нашим читачам, які займаються на дозвіллі розробкою Perpetuum Mobile, ми вирішили описати кілька простих способів протестувати їхні машини і якомога швидше дізнатися, чи йдуть вони вірним шляхом або пора відправити готові креслення в кошик і сісти за нові.
Історія хвороби
Доктор Сіманек вважає будівництво вічних двигунів відмінною підмогою в навчанні, але рівно до тих пір, поки автор конструкції не починає вірити в те, що машина і справді буде працювати. До нехтування постулатами термодинаміки заслужений фізик ставиться вкрай нетерпимо. Мабуть, тому він вирішив створити ліки для хворих, які страждають манією Perpetuum Mobile.
Дональд Сіманек розробив ряд простих способів протестувати роботу потенційного вічного двигуна в домашніх умовах при мінімальних витратах як на вимірювальні інструменти, так і на будівництво самого прототипу. Хвороба, як правило, розвивається за класичним сценарієм. Пацієнт будує чергову конструкцію «вічного колеса» - колеса, одна сторона якого завжди виявляється важчою за іншу завдяки системі важелів, що перекочуються кульок, переливається рідини тощо.
Зазвичай «вічне колесо» - досить складна механічна конструкція, реалізувати яку на гідному технічному рівні досить непросто. Численні шарніри, підшипники, важелі складної форми завжди залишають бажати кращого в плані якості виготовлення. Тому на око складно визначити, чому машина зупиняється: чи то концепція неспроможна, чи то заважають тертя і дисбаланс у неідеально виготовлених частинах.
Так зароджуються сумніви. Автор прототипу запускає колесо, і воно обертається досить довго. Всі механізми працюють так, як задумано. Здається, ніби варто ще зовсім трохи зменшити тертя - і механізм буде працювати вічно. Так автор починає вірити в успіх і переконувати оточуючих, що якщо ті проінвестують покупку найсучасніших підшипників і найточніших 3D-принтерів, то щастя для всього людства буде досягнуто, а Джоуль і Кельвін залишаться в дурнях.
Повірений стусан
Насправді ж, щоб довести спроможність концепції, зовсім не обов'язково будувати повномасштабну модель і змушувати її обертатися вічно. Достатньо лише продемонструвати, що оригінальні елементи конструкції, як би кустарно вони не були зроблені, генерують хоч крапельку енергії. Для цього достатньо порівняти поведінку «вічного» колеса зі звичайною, створивши для них однакові умови.
Як правило, щоб привести в дію прототип «вічного колеса», необхідно надати йому початковий імпульс - штовхнути рукою. Спробуємо замість стихійного «поштовху» дати колесу суворо певну кількість енергії. Для цього достатньо намотати на вісь двигуна, скажімо, десять обертів шнура, а до іншого кінця шнура прив'язати вантаж, наприклад кілограмову гирю.
Відпустіть вантаж і дозвольте йому розкрутити вісь машини. Засікайте час, через який машина зупиниться. А потім проведіть другий замір: зафіксуйте всі механізми, які покликані зміщувати баланс колеса, так, щоб колесо було повністю збалансовано. Закріпивши всі кульки, важелі і шарніри, скажімо, скотчем, ви перетворите «вічне» колесо на найбільш звичайне. Намотайте на вісь ті ж десять обертів, прив'яжіть той же один кілограм і засечіть, через який час колесо зупиниться. Якщо заліковий час «вічного колеса» перевищить час звичайного, можете сміливо дзвонити в Нобелівський комітет.
Аналогічний спосіб тестування - встановити прототип на височині і засікати час, за який вантаж опуститься на землю або шнур повністю розмотається. Важливо проводити експерименти якісно. Підбирайте такий вантаж, щоб швидкість обертання колеса була оптимальною для роботи всіх механізмів «вічного руху». Довжина шнура повинна забезпечувати більш-менш тривалий час експерименту, як мінімум 20 секунд.
Гальма придумали фізики
Звичайно ж, у XXI столітті можливостей для творчості набагато більше. Останній писк моди - це двигуни на постійних магнітах і нерухомі електромагнітні генератори. Якийсь Том Бірден у 2002 році примудрився навіть отримати патент США на генератор, який черпає енергію з вакууму. Історія вирішилася грандіозним скандалом і масовою переатестацією співробітників патентного відомства.
Протестувати двигун на постійних магнітах за допомогою відвісу з вантажем не вийде. Сучасні концепції потребують більш просунутих інструментів. Однак навіть їх можна без зусиль спорудити вдома з підручних матеріалів.
Натягнення ременя підбирається таким чином, щоб двигун міг працювати на оптимальних обертах. Якщо натягнення у вашому випадку виявиться хоч трохи значним (що навряд чи), ви побачите, що показання динамометрів розійдуться: той, що розташовується після шківа по ходу обертання, покаже менше зусилля. Різниця в показаннях динамометра - це і є крутячий момент двигуна, тобто та користь, яку він принесе світу. Якщо порахувати оберти двигуна під час заміру і помножити їх на крутячий момент, ви отримаєте потужність мотора.
Описані вище тести застосовні практично до всіх моделей вічних двигунів. Доктор Сіманек нагадує, що навіть у найскладнішій конструкції, що складається з багатьох взаємодіючих частин, можна виділити відносно простий елемент, на якому ґрунтується вся концепція вічного руху. Ось його-то, а не дорогий повнофункціональний прототип, і потрібно перевіряти.