Физические викторины. Проекты вечных двигателей
1. Двигатель (рис. 49) представляет собой колесо, снабженное откидными стержнями с грузами на концах. По мысли изобретателя, колесо должно непрерывно вращаться по часовой стрелке, так как грузы на правой стороне будут все время откинуты дальше от центра, чем грузы на левой стороне. Почему расчет изобретателя не оправдывается?
Ответ. Хотя грузы на правой стороне всегда расположены дальше от центра, их число всегда меньше, чем на левой стороне. В результате оказывается, что сумма моментов грузов, стремящихся повернуть колесо по часовой стрелке, всегда равна сумме моментов грузов, стремящихся повернуть его против часовой стрелки. Поэтому вся система уравновешивается.
2. Двигатель (рис. 50) состоит из двух частично заполненных ртутью трубок, накрест соединенных между собой и закрепленных на валу.
По мысли изобретателя, когда трубка, приняв горизонтальное положение, наклоняется затем влево, ртуть из правого колена переливается в левое, которое перетягивает и поворачивает колесо. То же происходит и с другой трубкой и т. д. В чем ошибка автора проекта?
Ответ. Когда трубки расположатся под углом 45° к горизонту, ртуть перельется в их нижние колена, причем правое колено будет уравновешивать левое.
3. Двигатель (рис. 51) состоит из бака, в стенке которого сделан вырез, плотно закрытый деревянным валом. На погруженную в воду левую часть вала действует выталкивающая сила Архимеда, которая должна вращать колесо. Указать ошибку в этом рассуждении.
Ответ. Все силы давления воды на вал направлены перпендикулярно его поверхности, т. е. по радиусам вала. Поэтому моменты этих сил относительно оси вала равны нулю и вал не будет вращаться.