В.Л. Кирпичёв - Беседы о механике (1950) (1124000), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Подробного описания нет; говорится, что машина состояла из колеса диаметром в 14 футов, вращавшегося на горизонтальной оси и содержавшего внутри себя 40 грузов по 50 фунтов каждый; вследствие некоторого неизвестного устройства этп грузы с одной стороны колеса (напрнмер с правой) всегда оказывались на фут дальше от центра колеса, чем при нахождении их на другой стороне колеса (левой); «не угодно ли вам обсудить последствия этого», †говор маркиз в заключение своего описания. Эта идея Уорчестера — построить колесо, которое всегда будет иметь перевес с одной стороны и потому всегда должно вращаться в известном направлении, — занимала очень многих и породила массу конструкций и предложений. Все эти приборы должны, по мнению изобретателей, двигаться вследствие своей собственной тяжести.
Неуспех простых конструкций вызвал различные усложнения; вводили в состав приборов воду, например насос качает ее вверх иа воляиое колесо, а это последнее, вращаясь, должно приводить в движение тот самый насос, который качает на него воду и т. д. Отчаявшись в действии веса, принимались за другие силы: пробовали пользоваться капиллярными силами, явлениями эндосмоза, магнетизмом и т. д.
В ХЧ!11 столетии изобретатели много занимались устройством автоматов, подражавших движениям человека и животных. Тогда были изготовлены знаменитые автоматы: утка ») «А Сев!агу о1 ГЬе Хаше» апб Ксапй1пйа о1 !пчепйопа Ьу ше а1«еабу, ргас!1«еб». Эта — перечисление, или каталог, изобретений, сделанных маркизом; оно перепечатано в приложении к биографии Уорчесг«ра, напнсанной дврксом. истогические сВедения Вокансона, флейтисты Вокансона и Дрова, тамбурпнист Вокансона, игрок в шахматы Кемпелея и др.'). Теперь мы смотрим на подобные приборы как на игрушки, но тогда изобретатели, занимавшиеся изготовлением автоматов, преследовали серьезную цель; это была все та же идея получить даровую движущую силу.
Надеялись построить автомат, который будет производить постоянную работу, совершенно, как живое существо. Тогда еще не был выяснен источник энергии ясивых существ, на них смотрелн как на некоторый хитрый механизм и думали, что стоит только устроить машину, подражающую движениям человека, и мы получим работника. Первые попыгкн устроить вечный двигатель относятся к тому времени, когда динамика еще не существовала и законы движения тел не были известны. Развитие этой науки, выяснение явлений движения н работы нисколько не повлияли на изобретателей вечного движения; эти фантазеры совершенно игнорировали науку и остались вовсе не затронутыми ею. Идея вечного движения владела их умами как нечто неоспоримое; нн малейшего сомнения в возможности осуществления ее у ннх не появляется, никогда даже пе подвергается разбору вопрос об исполнимости задачи — получить даровую работу из механизма.
Все, иногда недюжинные, силы ума и фантазии обращаются на придумывание подробностей. Эта твердая, ни на чем не основанная, вера в возможность получения дарового нсточншса энергии поразительна в особенности потому, что у людей науки мы, наоборот, постоянно встречаем противоположное убеждение о невозможности вечного двигателя. Ученые, способствовавшие развитию механики, обыкновенно принимали эту невозможность как постулат, как нечто не требующее доказательств. Свои выводы и доказательства законов механики ученые ХЧ!, ХИ1 и ХЧ!!! столетий часто основывают на этом постулате; у них приведение к регребзнш шоЬ)1е играет ту же роль как геднсйо аб аЬзпгбшп») в чистой математике.
Так было даже раньше установления основных законов динамики, до зарождения первых начатков этой науки. Мы уже приводили мнения по атому вопросу Леонардо-да-Винчи и Кардано. т) См. «Лексикон чистой и прикладной математики» Буняковского, статья «АН1ою»1е». ""т Привеленяе к нелепости. 19» ввчный двнглталь В самой первой своей работе Галилей приводит невозможность вечного движення как аксиому; он пользуется ею, чтобы доказать, что твердое тело, имеющее такую же плотность, как жидкость, в которую оно погружено, будет находиться в равновеснп ').
К этому же разряду соображений относится вывод условий равновесия на наклонной плоскостн, сделанный Стевином (1548 †16)яи„послуживший основанием для установления закона параллелограма сил. Стевин ведет свои рассуждения, вообразив следующий механизм: на двускатную наклонную плоскостьАВС (фиг. 173) положена бесконечная цепь; она по необходимости должна находиться в равновесвн.
Действительно, допустим обратное и предпор ложим, что цепь начнет двигаться в известном направления, скользя по l 0 '~ плоскости; прн этом скольжении расположение центра тяжести цепи отноф . 178. сительно наклонной плоскости не нзменяется, следовательно, остаются все прежние условия действия сил. Условия — те же, что были вначале, следовательно, если вначале получалось скольжение, то оно должно продолжаться н далее в том же направлении.
Итак, получается регрейшш шоЫ!е, а зто невозможно, следовательно, допущение об отсутствии равновесия неверно. Доказав равновесие цепи АВСО, Стевин находнт, что равновесие не нарушится, если будет отброшена часть цепи АОС. А тогда имеем равновесие двух кусков цепи АВ и ВС, веса которых пропорцнональны длинам скатов АВ и ВС; вот н получили закон равновесия грузов на наклонной плоскости. Есть сведения, что Кеплер также высказывался протнв возможности вечного двигателя '). Декарт в одном из своих пнсем к Мерсену говорит: «Мне пришлось видеть много квадратур круга, вечных движений н т) Р в П е т, 1.еа опя1вез бе 1а 81ацове, т.
1; стр. 241. ') й указанной ~шнге Деркса есть ссылка на письмо Кеплера по атому поводу„относящееся к 1607 г. 293 ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ разных других мнимых доказательств, которые оказались ложными» '). Затем перейлем к Гюйгенсу, которому динамика обязана первыми своими успехами, после установления Галилеем законов движения материальной точки под действием постоянной силы. Гюйгенс первый рассматривает движение системы; он первый вводит переменные силы, ему принадлежит идея о центробежной силе, Олин из самых ва»кных выводов Гюйгенса есть разбор движения сложного маятника; он открыл существование центр а к а ч а н и я.
При этом выводе Гюйгенс основывается на невозможности «регре1пшп шо)81е» '). Лейбниц пользовался тем же постулатом в знаменитом споре о том, как следует измерять силу движущегося тела, т. е. давление, которое такое тело произведет на встретившееся ему препятствие»). Некоторые ученые утвгрждалп, что за меру такой силы нужно принять произведение массы движущегося тела на его скорость.
Лейбниц же настаивал, что такая мера определяется произведением массы на квадрат скорости. В письме к Ленису Папину Лейбниц, поддерживая свое мнение, указывает, что принятие другого мнения ведат к допущению возможности вечного двигателя, т. е. он пользуется этим соображением как доводом приведения к нелепости. Появление в Х'»г!1 столетии массы заявлений о будто бы найденном решении задачи о вечном движении вызвало потребность в ясном и простом доказательстве того, что устройство машины, служащей непрерывным источником работы, противоречит основным законам механики.
Одно из первых доказательств этого рода принадлежит знаменитому математику Лагиру и было сообщено Парижской академии наук в 1878 г. Так как, несмотря на это, изобретатели постоянно обращались в Академию с заявлениями о том, что ими найден вечный двигатель и с просьбами о рассмотрения таких изоб- т) 11 и 'и е т, 1.ев от!81пев бе 1в 81а(19пе, т. 1!. стр.
58. ») Л а г ра й ж Ж., Лналнтическая механика, том 1, стр. 306. Гостехиздат, 1950. в) Такое давление двнжуп1егося тела Лейбвнц называл живой силой (к'(в Т«(та) в противоположность мертвой силе (Ия Мог(па), т. е. давлению, производимому неподвижным телом. Отсюда произошел современный термин;живая сила, 294 ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ретений, то в 1755 г. Академия постановила оставлять без ответа заявления и предложения, касающиеся вечного двигателя. Однако эта мера не достигла своей цела и не остановила потока фантастических предложений. И теперь еще каждому профессору механики беспрестанно приходится иметь дело с изобретателями подобных химер. По своему личному опыту я должен сказать, что это почти всегда лица очень почтенные, добросовестно преданные идее, но увлеченные ею так сильно, что они абсолютно глухи к доводам рассудка.
На них не действуют не только словесные, логические доказательства, но даже такое сильное фактическое доказательство, которое им представляют своей полной инертностью продукты их изобретательности, изготовленные нх собственными руками. Мне приходилось видеть изобретателей, только что окончивших, после долгих трудов, свой «вечный двигатель». Абсолютная неподвижность этого прибора нисколько не смущает изобретателя, который обыкновенно объясняет ее самым маловажным обстояте.чьством: или размеры прибора недостаточны, или один нз зубцов многочисленных зубчатых колес механизма не вполне вереи.
Как только изобретатель получит возможность, он немедленно приступит к повторению своего механизма в большем масштабе или с более точными зубьями и вполне уверен в будущем успехе. Здесь мы уже имеем дело с материалом интересным не для механики, а для психологии. й 128. Доказательство невозможности вечного двигателя. С точки зрения динамики вопрос о вечном двигателе крайне прост и вполне разрешается законом сохранения энергии.
Прн атом вовсе не нужно рассматривать отдельно различные предлозкенные конструкции, а можно сделать сразу общее заключение для всех. Какой бы мы ни устроили механизм, но,, если в ием из внешних сил действует только сила тяжести его частей, то, наверное, работа, произведенная тяжестью за известное время, измеряе1 ся произведением веса машины иа понижение ее центра тяжести, происшедшее в это время. Таким образом запас работы, доставляемый силой тяжести, определяется возможным наибольшим понижением центра тяжести машины. Прибавив сюда начальную живую силу машины, получаем полный запас работы, который имеется в нашей системе.
Этот запас невелик и скоро будет израсходован отчасти на вредные, отчасти доклзьтвяьство нввозможности вечного двигьткля 295 на полезные сопротивления, преодолеваемые машиной; затем машина должна остановиться. Надежда на то, что машина сама будет периодически поднимать опустившиеся грузы и, таким образом, вновь получать источник работы, совершенно неосновательна. Если центр тяжести машины сначала опустится, а затем поднимется на прежнюю высоту, то полная работа веса за весь этот период движения будет равна нулю; следовательно, тяжесть не может служить непрерывным источником работы.
Совершенно такое же заключение нижет быть сделано и относительно других сил — упругости пружин, капиллярных сил, магнитного притяжения, †т как все онп имеют ко нсервативный характер, т. е., если рассматривать такой период движения, что в конце его все частк машяны придут в положение, одинаковое с начальным их взаимным размещением, то работа, доставленная силаии за весь этот период, равна нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
