Movimento Perpétuo

A descrição de Norman Rockwell de um dispositivo de 'alavancagem em massa' para oCiência popularquestão em movimento perpétuo
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Ó vós, buscadores do movimento perpétuo, quantas quimeras vãs vocês perseguiram? Vá e tome seu lugar com os alquimistas.
- Leonardo Da Vinci, 1494

PARA movimento Perpétuo ou superunidade dispositivo é um dispositivo que, salvo falha mecânica, é capaz de funcionar por um período de tempo arbitrariamente longo sem intervenção externa ou entrada de energia. Tal dispositivo nunca foi construído, uma vez que o conceito viola o leis da termodinâmica . Essencialmente, mesmo em uma máquina 'ideal' com 100% de eficiência, só é possível obter energia suficiente para alimentar a própria máquina e não mais . Uma forma avançada de máquina de movimento perpétuo é um dispositivo com uma saída de energia mais do que a entrada, conhecida como bomba de elétrons. No entanto, no mundo real, sempre haverá alguma ineficiência para lidar, como o atrito e a carga da própria máquina, o que significa que é impossível obter até mesmo 100% de eficiência.


Na imaginação de alguns pseudocientistas e fraudes diretas, entretanto, tais problemas não existem. Máquinas de movimento perpétuo têm sido patenteado pelo Escritório de Patentes dos EUA, para grande diversão (ou ira) de físicos .

As máquinas de movimento perpétuo podem cair em duas categorias - primeira ordem e segunda ordem:

  • Primeira ordem máquinas violam o Primeira lei da termodinâmica , eles geram mais energia útil do que é neles colocada (sua eficiência é superior a 100%).
  • Segunda ordem máquinas violam o Segunda lei da termodinâmica , eles se equilibram em sua eficiência de entrada / saída de energia (sua eficiência é igual a 100%).

Tecnicamente, a primeira lei da termodinâmica permite máquinas de movimento perpétuo de segunda ordem, ou seja, o caso em que o reservatório frio do Ciclo de Carnot está em zero absoluto. O zero absoluto, no entanto, é praticamente - para todos os efeitos - uma temperatura inatingível, já que alcançá-la seria uma violação da segunda e terceira lei da termodinâmica.

Conteúdo

Como detectar uma fraude de movimento perpétuo

Em suma, a maneira de detectar se uma máquina de movimento perpétuo é falsa e não corresponderá a sua afirmação é simples:é rotulado como uma máquina de movimento perpétuo. Qualquer reivindicação de movimento perpétuo é fraudulenta em sua face devido à física básica. Na melhor das hipóteses, é alguém vendo apenas uma ilusão porque não a testou adequadamente, ou na pior das hipóteses, está se engajando engano e enganar as pessoas fazendo-as acreditar que a máquina funciona de alguma forma, às vezes para venda .


Apesar disso, muitos inventores tentam racionalizar sua invenção de movimento perpétuo com para isso explicações. Por exemplo, Joe Newman afirma que sua máquina de energia realmente consome os componentes de seus motores por conversão direta de matéria em energia. Uma opção popular para o extremamente comum magnético motores acionados encontrados em é que de alguma forma eles retiram sua energia despolarizando o ímã. Claro, tais fontes de energia não seriam perpétuas de qualquer maneira, e há também a questão de se elas poderiam fazer um trabalho valioso. Portanto, é necessário insistir em ver as especificações reais e o design do dispositivo em questão. Provavelmente, se o inventor não compartilhar, a ideia está errada e pode ser uma mentira completa.



Lembre-se de que, com um dispositivo devidamente balanceado, é possível simular o movimento perpétuo pelo tempo que for necessário para manter o público concentrado. É claro que esses dispositivos são sempre trapaceiros, já que obviamente não são dispositivos perpétuos internamente, apenas muito, muito eficientes em termos de combustível e provavelmente não são capazes de tanto trabalho real.


Ciclos de energia

Deve ser imediatamente óbvio por que o movimento perpétuo não funciona.

As leis de conservação de energia basicamente dizem que qualquer energia que você obtém de um sistema é limitada pela quantidade de energia que você coloca nele. Em caso de queima combustíveis fósseis , a energia foi colocada nos combustíveis (uma mistura de hidrocarbonetos) pela luz solar, que foi convertida via fotossíntese . Tudo o que estamos fazendo ao queimar combustíveis é pegar esse produto que tem alguma energia e liberá-la, por reação com oxigênio . Da mesma forma, com células de combustível de hidrogênio, estamos dividindo a água (usando eletricidade que deve vir de algum lugar) para formar oxigênio e hidrogênio , e então reagindo para obter a energia elétrica de volta em outro ponto no tempo. A energia que entra e sai do sistema é sempre equilibrada. A energia da luz solar, usada para converter agua e o dióxido de carbono em combustível fóssil é igual ao que obtemos queimando-os completamente de volta para água e dióxido de carbono. A energia de uma reação de célula de combustível de hidrogênio é a mesma que a energia colocada na reação de eletrólise para dividir a molécula de água em primeiro lugar. Movimento perpétuo e muitas outras formas de energia livre teoria , insista que esse estágio de 'entrada de energia' não precisa acontecer ou que a entrada e a saída não precisam se equilibrar. Proponentes mais dinâmicos que entendem a conservação de energia podem tentar substituí-la por alguma forma de magia, seja despolarização magnética, trabalho gravitacional, simplesmente acenado à mão como 'inexplicado' ou algo muito mais exótico envolvendo nanotecnologia ou energia de ponto zero .

Como a energia dentro e fora de um sistema se equilibra, uma máquina de movimento perpétuo é possível em teoria ou como um experimento de pensamento . Isso é fornecertododa energia que produz vai para alimentar a máquina novamente. O problema ocorre quando se tenta fazer com que a máquina execute algum trabalho. Extrair essa energia faz com que a máquina desacelere, reduzindo a produção de energia e assim por diante, até que ela pare completamente. É por isso que ele precisa ser alimentado com algo na forma de combustível, seja hidrocarbonetos não queimados, hidrogênio e oxigênio ou energia nuclear ou mesmo claro . Até mesmo a fonte de Heron acabará quando o nível da água atingir um equilíbrio no ponto mais baixo, e deve ser 'recarregada' levantando fisicamente a água para um nível mais alto. Isso dá à água a energia potencial (a energia ganha trabalhando contra gravidade ) para se mover novamente - a natureza 'perpétua' da fonte de Heron é apenas uma ilusão de curto prazo. Mas lembre-se de que o movimento perpétuo está emteoriasó que na prática sempre há ineficiências e sempre vai se perder energia da máquina, seja por atrito ou mesmo resistência do ar. Isso consome energia do sistema constantemente, tornando-o impossível.


Exemplos Físicos

Projetos de supostas máquinas de movimento perpétuo que podem realmente ser construídas (ao contrário das que funcionam apenas no papel) tendem a se enquadrar em uma de duas categorias.

Máquinas 'acima da unidade' têm uma fonte de energia clara e indisfarçável, mas afirma-se que sua produção excede sua entrada. Para muitos dispositivos, isso pode ser mostrado como falso muito facilmente, mas dispositivos altamente eficientes ou com uma ilusão de movimento muito convincente, medições muito sensíveis e observadoras podem ser necessárias. No entanto, se a saída exceder genuinamente a entrada, surge a questão de por que sua saída não pode ser realimentada, eliminando totalmente a necessidade de uma fonte de energia externa. Às vezes, porém, as alegações de 'sobreunidade' são simplesmente baseadas em ciência flagrantemente defeituosa, como alegar que uma máquina que tem uma entrada de 5 amperes e uma saída de 10 amperes é 'sobre-unidade'.

O segundo tipo, as máquinas de energia ambiente, de fato emitem energia continuamente, mas o fazem recorrendo a fontes de energia ambiente: por exemplo, um relógio pode funcionar com as flutuações diárias da pressão do ar. Alguns projetos de movimento perpétuo que aparecem em nomes como PESWiki freqüentemente afirmam ser desse tipo, onde afirmam 'despolarizar' um campo magnético para extrair sua energia sem violação da conservação de energia, mas na realidade este não é o caso. Uma suposta máquina de movimento perpétuo pode ter um projeto pretendido, mas ter uma fonte de energia oculta não divulgada, ou pelo menos não explicitamente declarada, nesses planos. Eles se enquadram em uma categoria conhecida como 'fraudulento'.

E quanto às órbitas planetárias?

Os defensores do movimento perpétuo são rápidos em responder com o fato de que a Terra orbita ao redor do sol e gira aparentemente para sempre. No entanto, a Terra parece orbitar para sempre porque o espaço é quase sem atrito e não há contra-momento que os impeça de orbitar. Se um planeta de tamanho equivalente colidisse a uma velocidade idêntica, ele pararia ou mudaria de curso dependendo do ângulo de colisão. Se você colocar um gerador em um planeta , começaria a desacelerar, embora de forma insignificante. As máquinas dinâmicas no espaço podem funcionar, mas não podem ser aproveitadas para obter energia produtiva. A rigor, as órbitas planetárias não são movimentos perpétuos. Como os planetas (e seus Estrela ) giram em torno de seu centro de gravidade comum, eles emitem ondas gravitacionais. Essas ondas gravitacionais drenam o sistema orbital de energia de modo que o planeta eventualmente fica cada vez mais perto de sua estrela. Em outras palavras, planetas Faz desacelerar.


Agora, este decaimento orbital devido à emissão de ondas gravitacionais é ridiculamente pequeno, então só foi medido para sistemas extremos como binários estrelas de nêutrons ou buracos negros (que são pesados ​​e podem orbitar uns aos outros em minutos, segundos ou apenas uma fração de segundo). Nosso planeta Terra está sujeito à emissão de ondas gravitacionais também, mas a decadência orbital é tão pequena que na prática não afetará a Terra dentro do sol a vida de; em vez de a Terra entrar em espiral e ser devorada por nosso Sol, será antes nosso Sol (se transformando em uma gigante vermelha) que se estende além da órbita atual da Terra e, portanto, a devora.

Propulsores sem reação

Uma característica altamente desejável de um propulsor para uso em espaçonaves é que não use massa de reação. Várias idéias foram propostas, embora poucas - se houver - realmente funcionem na prática. Em muitos casos, esses dispositivos consomem energia, mas, como o movimento perpétuo, as máquinas violam a conservação do momento e podem criar uma ilusão de funcionamento mesmo quando não o fazem.

Um propulsor de oscilação consiste em uma unidade que tenta criar movimento deslizando um massa ao redor em velocidades diferentes. Se você puder imaginar uma massa sendo lentamente puxada para trás e depois disparada para frente em alta velocidade, então o momento que surgiria disso seria transferido para a própria unidade e o movimento seria criado. No entanto, esta é uma violação clara da conservação de momento e energia; a força necessária para puxar esse peso para trás é igual ao que será produzido para a frente e ambos serão cancelados. Além disso, a força para empurrar a massa em uma direção terá uma força igual e oposta no dispositivo que tenta empurrá-la. Como muitos motores de movimento perpétuo, esse impulso específico pode criar a ilusão de movimento explorando os coeficientes de fricção. A força da lenta retirada do peso é proporcionalmente menor (mas por um longo período de tempo) e não é grande o suficiente para superar o atrito. A força do movimento mais rápido indo para frenteéforte o suficiente para superar o atrito e ocorre um movimento líquido. Este é, na verdade, um método trivial (e um tanto ineficiente) de criação de movimento líquido e é conhecido e explorado para certas tarefas, mas não se aplicaria no ambiente sem atrito onde se espera que tais dispositivos funcionem.

Exemplos clássicos

Embora conectar um gerador ao seu próprio motor seja uma variante moderna popular do movimento perpétuo (que definitivamente não funciona por causa das horrendas ineficiências na geração de eletricidade), existem vários exemplos clássicos criados ao longo do tempo. Mesmo hoje, as pessoas estão apresentando apenas pequenas variações desses modelos há muito refutados.

Vaso capilar (fluido autofluxo de Boyle)

Boyle

A tigela capilar, ou frasco de Boyle (em homenagem a Robert Boyle) faz uso de alguns ' paradoxos 'de hidrostática. Particularmente, está relacionado aos Vasos de Pascal, onde a água permanece no mesmo nível independentemente da forma do frasco, então um volume aparentemente pequeno de água pode resistir a um grande volume de água - demonstrando que o nível de um fluido depende da profundidade e não age como um conjunto de balanças. A teoria por trás do frasco é que a ação capilar, responsável por criar um menisco e puxar a água por um tubo pequeno o suficiente, manteria a água fluindo constantemente. Não é movido pela gravidade, como pode ser sugerido por uma rápida olhada no aparato hipotético. No entanto, o frasco não encheria independentemente, pois a tensão da água (relacionada à mesma força que causa a ação capilar) impediria que o fluxo emergisse do capilar no final. Uma gota pode se formar na extremidade do capilar, mas seria mantida no lugar pela tensão superficial do fluido; você poderia sacudir o dispositivo, forçando-o a cair e estimular o início do fluxo, mas isso acrescentaria energia ao sistema e desafiaria o ponto de movimento perpétuo.

Em princípio, o frasco de Boyle funcionará perpetuamente usando um superfluido, visto que estes têm viscosidade zero e, portanto, removem a barreira principal que impede a ação capilar de fluir continuamente nesta configuração. Demonstrações de movimento perpétuo quase perpétuo foram alcançadas usando superfluidos porque eles são sem atrito (atrito sendo a principal barreira para a produção de movimento perpétuo no mundo real), embora as condições necessárias para manter algo em um estado superfluídico sejam muito difíceis de manter. As fontes superfluídicas demonstram esse princípio prontamente, fluindo desde que a câmara esteja na temperatura e pressão certas para o efeito funcionar. O movimento perpétuo também já existe em ímãs supercondutores, onde os elétrons não experimentam resistência elétrica, análoga a um ambiente sem atrito, mas novamente estes precisam ser mantidos muito frios para que as condições sejam mantidas. Mas nem todos corram para comprar o suprimento mundial de hélio -4 ainda; independentemente da natureza perpétua do movimento em teoria, ainda é impossível extrair trabalho desses dispositivosefaça-os continuar.

Roda de Bhaskara

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A roda do Bhaskara, também conhecida como roda desequilibrada, consiste em uma engrenagem e vários raios com pesos nas extremidades. As dobradiças permitem que os pesos e raios se movam, alterando o centro de gravidade do dispositivo e fazendo com que ele gire. No entanto, à medida que gira, os raios no topo da roda giram para baixo, aumentando o ímpeto por mantê-la fora de equilíbrio e fazer com que a roda gire indefinidamente. O dispositivo hipotético nunca deve chegar a uma posição de equilíbrio. No entanto, um rápido exame do projeto mostra que embora deva haver um torque no sentido horário causado pelos raios estendidos, isso é compensado pelo fato de que há mais pesos fornecendo um torque no sentido anti-horário. Ambas as forças estão sempre equilibradas e a roda cairia rapidamente em uma posição de equilíbrio. O princípio impede que qualquer dispositivo deste tipo funcione, quer use gravidade ou magnetismo para 'alimentar' a roda ou mesmo se os pesos móveis utilizarem mercúrio chapinhando de dentro para fora da roda como proposto por Bhaskara no século XII.

Para realmente desequilibrar a roda (de modo que o torque em uma direção seja maior do que na outra) e causar movimento, o raio dos raios teria que ser alterado ao longo do curso do movimento da roda. Isso teria que ser feito ativamente, consumindo energia no processo - e assim a máquina deixaria de ser um motor de movimento perpétuo. Também é importante considerar a roda enquanto ela se move, pois pode ser colocada em uma posição desequilibrada para que o matemática faz parecer que há um torque geral. É perfeitamente possível que a roda exerça um movimento se for colocada fora de equilíbrio (da mesma forma que um pêndulo balançará se for movido para fora de uma posição perfeitamente vertical), mas esse movimento não continua indefinidamente e será eventualmente neutralizado.

A própria roda desequilibrada é um mecanismo há muito desacreditado, mas as lições que ela ensina sobre forças e movimento axial são amplamente aplicáveis ​​a outras máquinas de movimento perpétuo propostas. Em particular, os motores magnéticos onde os ímãs são colocados de uma maneira 'superequilibrada' exibem o mesmo efeito. As forças líquidas em ambas as direções se equilibram exatamente, enviando o motor para uma posição de equilíbrio. Motores baseados em força como este que 'funcionam' são fraudulentos ou ilusórios.

Cinto flutuante

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O cinto de flutuação também é um tema comum em movimento perpétuo, onde a flutuabilidade é explorada para extrair energia perpétua. As bolas flutuam e flutuam para cima, alimentando a máquina. Mesmo supondo que a válvula possa ser feita à prova d'água para evitar vazamento de água do sistema, isso falharia, pois a água também fornece resistência a qualquer objeto que tente forçar seu caminho para dentro dela - ao inserir uma bola no fundo, a água na coluna será deslocada e empurrado para cima, exigindo pelo menos tanta energia quanto pode ser ganha pela água caindo para trás / a bola flutuando para cima. Isso pode ser medido simplesmente com um dispositivo que testa a força necessária para empurrar ou puxar um objeto através da água - os sensíveis podem calcular a tensão superficial, embora esta não seja a principal força resistiva. Do contrário, os barcos não precisariam de motores para se mover (e nem mesmo flutuariam, para começar). Essa força excede em muito a quantidade de força ganha com a flutuabilidade.

Às vezes, isso é combinado com algum mecanismo para encher os recipientes em queda com água para fazê-los cair com uma força maior, no entanto, o princípio permanece o mesmo: qualquer água que desça deve ser empurrada para cimacontragravidade em primeiro lugar. O dispositivo não pode gerar a energia necessária para mantê-lo funcionando, muito menos produzir energia excedente utilizável para extrair.