evighetsmaskiner

En evighetsmaskin ska ju inte ha någon energiförlust vilket vi ju vet inte är möjligt. Låter som en lämplig gräns.

Det finns två klasser av perpetum mobile. Den hårda definitionen som ska generera mer energi än den förbrukar och sedan den lite klenare definitionen som nöjer sig med att den går plus minus noll.

Båda är omöjliga.

Såtillvida att du inte har en fungerande prototyp och kan lägga upp bevis på detta kommer jag inte tro det, alla såna här exempel jag sett har varit beroende av t.ex. friktionsfria leder/ytor eller något annat som inte existerar.

Det är bra att du är kreativ och kommer med förslag, och vissa evighetsmaskinskonstruktioner kan vara rätt kluriga att hitta "felet" på, men tro mig: det finns alltid ett fel. Det brukar snarare vara naivitet än genialitet i görningen.

Som ett konkret exempel så minns jag en diskussion jag trillade in i där jag hörde en person förespråka att använda byggnaders tyngd som ett sätt att generera elektricitet. "Hur då?" var inte speciellt välutvecklat, och hela idén byggde på en fundamental oförståelse kring begrepp som tyngd, gravitation, arbete, tryck, etc. Tyvärr så är detta mer eller mindre alltid problemet med "bra idéer" från personer som inte har erfarenhet av gällande teori (eller praktik). Tills motsatsen bevisas så måste även din evighetsmaskinsidé ligga i samma fack, men som sagt: det är inte fel att tänka på dessa saker, för i diskussion därikring så kommer det säkerligen finnas många nya koncept att ta till sig, vilket är utvecklande, och det har drivit fysikens utveckling framåt i många fall. Det är många väldigt kunniga fysiker som gjort modeller av evighetsmaskiner lite som tankenötter, där det gäller att lista ut var designen fallerar.

Denna är en antik favorit som kan vara svår att direkt formulera problematiken med. Eftersom bollarna till höger är längre från navet än de på vänstersidan så genererar de pga gravitationen ett nettovridmoment medsols, vilket vrider hjulet och får ständigt nya bollar att vippa över och fortsätta rörelsen. Anta alla leder friktionslösa.

Jag stötte på den där evighetsmaskinen i ett filmklipp där någon byggt en rad maskiner och visade upp dem. Tyvärr bar personen foliehatt och hävdade att alla maskiner fungerade men de var uppenbart drivna med en elmotor. Några var iof väldigt snyggt byggda så det var svårt att hitta var han gömt motorn. En med rinnande vatten kunde jag inte alls lyckas lista ut var pumpen låg gömd så funderar på om det till och med var speglar inblandade.

Hur som helst började jag fundera på om jag inte skulle räkna lite på det där hjulet när jag satt på toa och filosoferade. Det blev aldrig av att jag gjorde några faktiska beräkningar men det ser helt klart ut att falla på det faktum att du har fyra pinnar som ger ett vridmoment åt höger men du har sju som ger ett vridmoment åt vänster. Den sista som hänger rakt ner i illustrationen ger ju inget bidrag alls för tillfället. Så utan att faktiskt orka räkna på det för det känns lite pilligt så skulle jag säga att de där sju pinnarnas totala moment balanserar de fyra pinnarna.

Det känns som systemet inte är helt trivialt att räkna på om man ska titta på det dynamiskt när pinnarna ska slå över från ena sidan till andra men det borde rimligtvis räcka med att titta på det statiska systemet och se att det finns en jämvikt.

Ja, det är min "lösning" också. Tyngderna till höger har längre hävarm kring navet, men tyngderna till vänster blir fler. "Uppenbarligen" balanserar de varandra om man tror på energikonservering, men om nu premissen är att det faktiskt skulle vara en fungerande evighetsmaskin så får man ju inte använda den principen rakt av, utan blir tvungen att räkna på varje partikel . Men tja, jag sticker ut hakan och vågar säga att man till slut skulle komma fram till jämviktsresultat ändå.

Är det den här du menar med vattnet:

http://www.youtube.com/watch?v=287qd4uI7-E

Har funderat lite till på den där och man måste nog lösa den dynamiskt, eller i alla fall i ett visst antal steg för att försäkra sig om att den verkligen hamnar i jämnvikt. Att bara säga att det finns ett jämviktsläge är ju relativt enkelt att räkna fram men det övertygar nog inte alla. Någon dag kanske jag ställer upp en modell i Matlab och löser den för ett antal positioner och ser vad som faller ut.

Ja precis den var det.

Jag spekulerade, och tror att jag har en förklarande observation utan att behöva räkna: även om lederna antas masslösa (om inte så bara förstärker det poängen) så kommer masscentrum för systemet alltid hamna under navet. Ska man öht kunna använda gravitationen som anledning till att hjulet skulle snurra så måste man även gå med på att gravitationskraften tillåter att man räknar på ett system av massor som en punktmassa i dess masscentrum, och man bör inte klaga på approximationen att gravitationsfältet verkar homogent lodrätt neråt i figuren (och om man inte går med på att gravitationen är en "1/r²"-lag så har man bevisbörda att presentera ).

Oavsett maskinens läge kommer den alltså alltid beskriva en stabil kropp med masscentrum under upphängningen. Masscentrum fungerar som en harmonisk oscillator där varje rörelse som flyttar masscentrum kontras av en återställande och proportionerlig kraft från gravitationen. Med tillägget att det ofrånkomligen kommer finnas friktion i systemet så följer det då att systemet dämpar sig själv (och även om allt antar friktionslöst så kommer det inte gå att plocka ut energi i systemet, utan bara få en evig rörelse, men det är ju bara en ren konsekvens av det friktionslösa antagandet och kräver inte ett märkligt hjul för att se).

Efter att man konstaterat att masscentrum är under navet så är resten egentligen bara resonemanget som likställer masscentrum med gravitationscentrum i homogena fält, och definitionen av termen.

En elegant lösning fast är den inte i princip ekvivalent med det vi redan konstaterat fast du vred planet för jämvikt 90 grader?

Möjligen ekvivalent, men annorlunda formulerat. Så till den grad att jag tycker att en person som föreslagit hjulidén själv skulle kunna se varför den inte kan fungera, utan att faktiskt behöva räkna . Men egentligen är alla förklaringar ekvivalenta, och att inte "tro" på energikonservering är det fundamentala problemet: det är lite som att komma med en ny matematisk sats, fast man inte "tror" på axiomen i systemet. För att konstruera en maskin som genererar nettoenergi så måste man tro på att det finns ett energibegrepp, och teoretikern säger att detta via Nöthers teorem är sammankopplat med fysikens lagar och deras tidsinvarians på ett fundamentalt plan som tvingar energi att vara konserverad. Att inte tro på energikonservering, men ändå använda begrepp från den klassiska mekanikens ramverk, blir nonsens.

Så i både teorin och praktiken så räcker det egentligen med att åberopa att energi måste vara konserverad och att friktionen kommer dämpa systemet. Alla "krångligare" förklaringar är bara att formulera förklaringen på ett alternativt sätt för att hjälpa personen som designade hjulet att förstå varför det inte kan fungera. För personen som gör detta så kan det i bästa fall vara belysande, och i sämsta fall väldigt frustrerande, vilket också är anledningen till att patentkontor runt om i världen inte ens tittar på idéer som hävdar sig vara evighetsmaskiner. "Uppfinnarna" har en tendens att vara ganska oresonliga.

Fast med samma motivering är ju ett vanligt svänghjul en evighetsmaskin av tredje ordningen om man bara bortser från friktion.