Класс!ная физика



Магнитный вечный двигатель

В истории попыток изобрести «вечный» двигатель магнит сыграл не последнюю роль.
Неудачники-изобретатели на разные лады старались использовать магнит, чтобы устроить механизм, который вечно двигался бы сам собой. Вот один из проектов подобного «механизма» (описанный в XVII веке англичанином Джоном Вилькенсом, епископом в Честере).

Сильный магнит А помещается на колонке. К ней прислонены два наклонных желоба М и N, один под другим, причем верхний М имеет небольшое отверстие С в верхней части, а нижний N изогнут.

Если, – рассуждал изобретатель, – на верхний желоб положить небольшой железный шарик В, то вследствие притяжения магнитом А шарик покатится вверх; однако, дойдя до отверстия, он провалится в нижний желоб N, покатится по нему вниз, взбежит по закруглению D этого желоба и попадет на верхний желоб М; отсюда, притягиваемый магнитом, он снова покатится вверх, снова провалится через отверстие, вновь покатится вниз и опять очутится на верхнем желобе, чтобы начать движение сначала. Таким образом, шарик безостановочно будет бегать взад и вперед, осуществляя «вечное движение».

В чем абсурдность этого изобретения? Указать ее не трудно.
Почему изобретатель думал, что шарик, скатившись по желобу N до его нижнего конца, будет еще обладать скоростью, достаточной для поднятия его вверх по закруглению D? Так было бы, если бы шарик катился под действием одной лишь силы тяжести: тогда он катился бы ускоренно. Но наш шарик находится под действием двух сил: тяжести и магнитного притяжения. Последнее по предположению настолько значительно, что может заставить шарик подняться от положения В до С. Поэтому по желобу N шарик будет скатываться не ускоренно, а замедленно, и если даже достигнет нижнего конца, то во всяком случае не накопит скорости, необходимой для поднятия по закруглению D.

Описанный проект много раз вновь всплывал впоследствии во всевозможных видоизменениях.
Один из подобных проектов был даже, как ни странно, патентован в Германии в 1878 г., т. е. тридцать лет спустя после провозглашения закона сохранения энергии!

Изобретатель так замаскировал нелепую основную идею своего «вечного магнитного двигателя», что ввел в заблуждение техническую комиссию, выдающую патенты. И хотя, согласно уставу, патенты на изобретения, идея которых противоречит законам природы, не должны выдаваться, изобретение на этот раз было формально запатентовано. Вероятно, счастливый обладатель этого единственного в своем роде патента скоро разочаровался в своем детище, так как уже через два года перестал вносить пошлину, и курьезный патент потерял законную силу; «изобретение» стало всеобщим достоянием. Однако оно никому не нужно.

Источник: Я.И. Перельман. Занимательная физика. Книга 2.





Знаете ли вы?

об органических магнитах

Обычно магнетизм связан с железом, кобальтом, никелем или редкоземельными элементами.
Но вот в 1985 году в США был открыт первый органический магнит.
В 1991 году японцы создали сложный органический магнит, в состав которого входят углерод, водород, азот и кислород. Однако магнитные свойства этого вещества начинали проявлять лишь вблизи абсолютного нуля.
В 1997 году ученые нашли еще один органический магнит из немагнитного ванадия, окруженного молекулами тетрацианоэтилена, который магнитил до 75 градусов по Цельсию. Магнетизм в органических магнитах возникает потому, что атомы выстраиваются в них упорядоченным образом.
Однако, большая часть «органических магнитов», известных к настоящему времени, проявляют магнитные свойства только при низких температурах.

А есть ли магнитные свойства у широко распространенного на Земле углерода?
Ведь чистый углерод (графит, алмаз) не действуют на стрелку компаса.

Но вот в 2001 году в России были обнаружены ферромагнитные свойства у молекул фуллерена С60 , его остаточная намагниченность, сохранялась при температурах до 225°C (точка Кюри). Среди производных материалов от С60 оказалось много сверхпроводников. Фуллерен С60 обладает в полтора раза меньшей плотностью, чем графит, и вдвое меньшей, чем алмаз. Пытаясь увеличить эту плотность при помощи высоких давлений при высокой температуре, ученые получили несколько образцов еще одной формы углерода с выраженными ферромагнитными свойствами
Получается, что углерод может обладать ферромагнитными свойствами при обычных температурах.

Малая плотность органических магнитов позволит создавать легкие электромоторы и генераторы, магнитооптические устройства запоминания и хранения информации. Органические магниты гораздо дешевле металлических, и их легче изготавливать.


Любознательным

Оптическое «парение»

В воздушной и водяной струях можно наблюдать «парение» мячиков, и их устойчивость удивительна. Свет также способен «держать» шарики в воздухе: луч достаточно мощного лазера поднимает и удерживает во взвешенном состоянии прозрачные стеклянные сферы диаметром около 20 мкм. Как свет может поднять такой шарик? Как достигается устойчивость при горизонтальных возмущениях?

Оказывается...
Свет обладает импульсом и поэтому может оказывать давление. Лазер, используемый в описанных опытах, создает интенсивный пучок света, который способен поднять шарик. Устойчивость шарика обусловлена преломлением света внутри него. Интенсивность пучка лазерного света максимальна в центре. Пусть шарик несколько смещен относительно центра пучка, но не покидает его пределов. Свет, падающий на шарик у края пучка, преломляется внутрь шарика, проходит внутри него и затем, вновь преломляясь, выходит наружу в направлении к центру пучка. В результате луч лазера несколько отклоняется, и, следовательно, он должен действовать на шарик с некоторой силой. Свет, входящий в шарик несколько сбоку (по центру луча), тоже отклоняется, но уже не к центру, а вбок. За счет этих отклонений возникает как подъемная сила, так и сила, действующая вбок. Интенсивность света, отклоняемого к центру шарика, меньше, чем интенсивность света, отклоняемого в сторону, поэтому результирующая сила направлена к центру. Если шарик отходит от центра луча, то эта результирующая сила возвращает его.

Источник: «Физический фейерверк» Дж. Уокер




Устали? - Отдыхаем!

Вверх