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《淺談?dòng)绖?dòng)機(jī)(韓新南課件).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、淺談?dòng)绖?dòng)機(jī)永動(dòng)機(jī)的想法起源于印度，公元1200年前后，這種思想從印度傳到了伊斯蘭世界，并從那里傳到了西方。在歐洲，早期最著名的一個(gè)“永動(dòng)機(jī)”——“魔輪”的設(shè)計(jì)方案是十三世紀(jì)時(shí)一個(gè)叫亨內(nèi)考的法國(guó)人提出來的。如圖所示：輪子中央有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，輪子邊緣安裝著12個(gè)可活動(dòng)的短桿，每個(gè)短桿的一段裝有一個(gè)鐵球。方案的設(shè)計(jì)者認(rèn)為，右邊的球比左邊的球離軸遠(yuǎn)些，因此，右邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩要比左邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大。這樣輪子就會(huì)永無休止的沿著順時(shí)針的方向轉(zhuǎn)動(dòng)下去，并且?guī)?dòng)機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)設(shè)計(jì)被不少人以不同的形式復(fù)制出來，但從未實(shí)現(xiàn)不停息的轉(zhuǎn)動(dòng)。仔細(xì)分析一
2、下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然右邊每個(gè)球產(chǎn)生的力矩大，但是球的個(gè)數(shù)少，只有四個(gè)，左邊每個(gè)球產(chǎn)生的力矩雖小，但是球的個(gè)數(shù)卻有八個(gè)之多。于是輪子不會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去而對(duì)外做功，只會(huì)擺動(dòng)幾下，便停在圖中所畫的位置上。這以后人們想出了幾百種的“永動(dòng)機(jī)”，各式各樣，但沒有一架真正轉(zhuǎn)動(dòng)過。這兒是另外一種想象的“永動(dòng)機(jī)”：一只圓輪，里面裝著可以自由滾動(dòng)的沉重的鋼球。這位發(fā)明家的想法是，輪子一邊的鋼球總比另外一邊的離輪心遠(yuǎn)，因此，在它們的重力作用之下，一定會(huì)使輪子旋轉(zhuǎn)不息。當(dāng)然，他的想法是不會(huì)實(shí)現(xiàn)的，原因和上一個(gè)例子一樣。一直到19世紀(jì)中葉，能量守恒和轉(zhuǎn)化定律被發(fā)現(xiàn)，
3、人們認(rèn)識(shí)到：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量總和保持不變。這一自然界的基本定律宣告了永動(dòng)機(jī)幻夢(mèng)的破滅。即便如此，一直到如今仍然有很多人迷戀在“永動(dòng)機(jī)”的創(chuàng)造之中，甚至不惜為之傾家蕩產(chǎn)。有趣的是，找尋“永動(dòng)機(jī)”固然是永遠(yuǎn)沒有結(jié)果的，但是對(duì)于這個(gè)不可能的事情的深入了解，卻時(shí)常會(huì)引出許多很好的發(fā)現(xiàn)。16世紀(jì)末到17世紀(jì)初，荷蘭著名學(xué)者斯臺(tái)文發(fā)現(xiàn)了斜面上力量平衡的定律，他發(fā)現(xiàn)這個(gè)定律的方法，正是對(duì)上面一段話的最好說明。他發(fā)現(xiàn)這個(gè)斜面上力的平衡定律
4、，并沒有用到力的平行四邊形法則，就只是靠左邊這幅圖。在一個(gè)三棱體上架著一串球，一共14個(gè)，都是一樣大小的。這一串球會(huì)怎樣呢？那下面掛下來的部分，不成問題，是會(huì)自己平衡的。但還有上面兩部分，會(huì)不會(huì)平衡呢？換句話說，右邊2個(gè)球跟左邊的4個(gè)球會(huì)不會(huì)平衡？當(dāng)然會(huì)的，如果說不會(huì)，那么這串球就會(huì)自動(dòng)不停地從右向左移，因?yàn)橐粋€(gè)球滑下來就有另一個(gè)球來補(bǔ)充，平衡也就永遠(yuǎn)不可能得到了。但是我們知道，“永動(dòng)機(jī)”永不可能，這樣架著的一串球是不會(huì)自己移動(dòng)的，那么，右邊的2個(gè)球就自然和左邊的4個(gè)球平衡。初看這好象是一件怪事：2個(gè)球的拉力竟和4個(gè)球的相等。從這個(gè)看
5、似奇怪的現(xiàn)象，斯臺(tái)文發(fā)現(xiàn)了力學(xué)上一個(gè)重要的定律。他是這樣來思考的：這一串球的兩段——一段長(zhǎng)一段短——重力不相等；長(zhǎng)的一段跟短的一段重力的比值，恰好是斜面長(zhǎng)的一邊跟短的一邊長(zhǎng)度的比值。從這里得出一個(gè)結(jié)論，就是用繩連在一起的兩個(gè)重物擱在兩個(gè)斜面上，只要兩個(gè)重物的重力跟這兩個(gè)斜面的長(zhǎng)度成正比，它們就可以保持平衡。有時(shí)候，兩個(gè)斜面里短的一個(gè)恰好是豎直的，于是我們就得到力學(xué)上一個(gè)有名的定律：要維持斜面上的一個(gè)物體不動(dòng)，一定要在豎直面的方向上加一個(gè)力，這個(gè)力跟物體重力的比等于這個(gè)斜面的高度跟它的長(zhǎng)度的比。 這樣，從“永動(dòng)機(jī)”不可能存在這一個(gè)思想出
6、發(fā)，竟完成了力學(xué)上的一件重要發(fā)現(xiàn)。參考書目：《力學(xué)》楊維弘著《趣味物理學(xué)》別萊利曼著
