Фейнмановские лекции по физике.

Vnyk · 27/03/13 ∞ 420

parton aka в сообщении #708009 писал(а):

Какие ниточки

Это осталось от Фейнмана. У него блошка, которую поднимали, подвешена была на ниточке.

parton aka в сообщении #708009 писал(а):

зачем силы тяжести, какой её "эквивалент"

Некоторые продавцы с помощью магнита увеличивали вас товара. Магнит притягивал железную площадку, на которые ложился товар и в результате вес товара как бы увеличивался. В данном случае это делает электростатическая сила. Если действие электростатической силы совпадает с направлением действия силы тяжести, то вес маятника как бы увеличивается. Если направлена в противоположном направлении, то вес как бы уменьшается.

Vnyk · 27/03/13 ∞ 420

Если заменим блошку маятником такого же веса как и блошка, то в вертушке Фейнмана, в принципе ничего не изменится. Допустим, контактов тоже нет. Все рассуждения Фейнмана остаются в силе. Сколько энергии будет затрачено на подьём маятника, столько же вернётся обратно, когда маятник опускается вниз. В результате 0. Если установим контакты, то при подъёме молекулы затрачивают энергии чуть больше, так как вес маятника чуть больше из-за электростатической силы. Собачка подскочила и маятник двинается вниз. Но вес в данном случае у маятника меньше и поэтому энергии обратно вернётся меньше. В результате - минус. Молекулы затратили часть своей энергии на перемешение электронов с одного контакта на другой. Энергии затрачено больше, чем вернулось обратно. Но это будет в том случае, если маятник поднимется настолько, что коснётся верхнего контакта. Если маятник не коснётся контакта, то тогда 0. Так как заряд не изменился и электростатическая сила тянет маятник вниз. То есть вес маятника в этом случае как бы не меняется.
Это примерно как подьём воды из колодца. Крутим ворот, цепь наматывается, ведро с водой поднимается с некоторым усилием. Подняли ведро, вылили воду и опускаем пустое ведро. Энергии затрачено на подьём ведра с водой больше, чем вернётся обратно при спуске пустого ведра.

Vnyk · 27/03/13 ∞ 420

В предыдущих постах были примерно такие утверждения:

Munin в сообщении #705267 писал(а):

Если удар атома направлен вниз-влево, то сначала атом передаёт колёсику импульс против часовой стрелки, а потом, когда движется обратно, уже ничего колёсику не передаёт, потому что движется от колёсика, и отходит от него.

Munin в сообщении #704322 писал(а):

Но если атомы колёсика соприкоснулись с собачкой, то они могут целиком передать свой импульс собачке, и подбросить её высоко - гораздо выше, чем то расстояние, на которое они смещаются сами. Представьте себе пружинный пистолет: если им выстрелить вхолостую, то он останется у вас в руке, но если он заряжен пулькой, то может подбросить пульку на большую высоту (несколько метров как минимум). Вот тот же принцип и здесь.

Munin в сообщении #703991 писал(а):

Именно поэтому вместо храповика я предлагаю колёсико или просто ось. У них поверхность без наклона и при ударах они не будут вращать вертушку.

Без разницы. Тоже будут.

Пластинка соприкасается с колёсиком. Атомы пластинки будут ударяться в колёсико и поворачивать вертушку. Тогда вообще всё очень просто. Убираем вертушку и оставляем только храповик с собачкой. Откачиваем газ и создаём вакуум, чтобы молекулы не мешались. Атомы будут ударяться в собачку, заставляя её подпрыгивать. Размеры и масса собачки значительно меньше вертушки. И если атомы могут поворачивать вертушку, то подбрасывать собачку - это для атомов пара пустяков. Собачка подскакивая, будет ударяться в храповик. А как утверждает Фейнман, удары собачки по храповику вызывают вращение храповика в одну сторону. Вот и одностороннее вращение.

Vnyk · 27/03/13 ∞ 420

Заменим блошку кусочком металла. Вес кусочка металла равен весу блошки у Фейнмана. Всё как у Фейнмана. Вертушка поднимает кусочек металла, собачка подскакивает, кусочек падает и отдаёт обратно энергию, затраченную на его подъём. Добавим в к этому стройству два контакта. Кусочек соприкасается с нижним контактом. Контакт заряжается положительно, а кусочек металла отрицательно вследствии крп. Они имеют противоположные заряды и притягиваются друг к другу. Сила притяжения увеличивает вес кусочка металла. Вертушка поворачивается, поднимает кусочек металла к другому контакту. Так как контакт и кусочек металла имеют отрицательные заряды, то они отталкиваются. При подъёме от одного контакта к другому на кусочек металла действует сила, увеличивающая вес кусочка металла. При соприкосновении кусочка с верхним контактом возникает крп. Верхний контакт положительный, кусочек - отрицательный. Они притягиваются друг к другу. Эта сила уменьшает вес кусочка металла. Собачка поднимается и кусочек падает вниз. Но в этом случае при падении кусочек не сможет передать обратно столько же энергии, сколько было затрачено на подъём. Молекулы не могут полностью получить обратно энергию, затраченную на подъём кусочка металла.
Два примера. Вес кусочка металла в обоих случаях одинаков, а результат разный. И как это объяснить?

parton aka · 27/05/12 721

Vnyk в сообщении #710781 писал(а):

И как это объяснить?

Фуллерен забыли добавить. :)

Vnyk · 27/03/13 ∞ 420

Можно и похихикать. Это тоже ответ.

Vnyk · 27/03/13 ∞ 420

Маятник с магнитом (чёрный) между полюсами электромагнита. Катушка электромагнита- красная. Подаём на катушку постоянное напряжение. Магнит притягивается, допустим, к правому полюсу. Сколько энергии затратим на перемещение магнита влево, столько же вернётся при обратном перемещении. Работа консервативных сил по перемещению материальной точки по замкнутому контуру в потенциальном поле равна 0. Другой вариант. Перемешаем маятник влево к другому полюсу электромагнита. При этом перемещении работа отрицательна. Когда маятник достиг левого полюс электромагнита, меняем полярность напряжения на катушке. Полюса электромагнита поменялись местами. Магнит притягивается к левому полюсу электромагнита. Перемещаем магнит к правому полюсу электромагнита. Работа также отрицательна. Переместили маятник по замкнутому контуру. Работа отрицательна, так как потенциальное поле, в данном случае магнитное, меняет направление на 180 градусов. Аналогичный процесс происходит в маятнике, рассмотренном на странице 11. При соприкосновении возникает электростатическая сила притяжения маятника к одному контакту и сила отталкивания от другого контакта. Поэтому при перемещении маятника работа отрицательна. При соприкосновении с другим контактом электростатическое поле меняет свое направление на 180 градусов. И при перемещении маятника вправо работа снова отрицательная. Поэтому молекулы только отдают свою энергию на перемещение маятника. Но обратно от маятника не получают. Молекулы восстанавливают свою энергию за счёт тепла окружающей среды.
Аналогично в коллекторных электродвигателях происходит переключение катушек ротора при его вращении. Поэтому он и вращается.
В вертушке Фейнмана потенциальное поле - гравитационное. Оно не может менять свое направление. Поэтому и нельзя получить полезную работу

Xey · 07/07/09 5408

Еще не надоело .
Возьмите резистор , на нем будет электрический шум, определяемый тепловыми колебаниями носителей заряда. Подсоедините его к нагрузке и качайте энергию забесплатно.
Проблема в том , что и нагрузка будет генерировать такой же шум. В итоге ноль.
Вот если охладить нагрузку, но это уже будет обычная машинка Карно.

И так всегда , в конкретных случаях, можно найти конкретные причины. Иногда это интересно.

Vnyk · 27/03/13 ∞ 420

Xey в сообщении #711440 писал(а):

Еще не надоело .

При соприкосновении двух металлов возникает контактная разность потенциалов. Но тока нет. Но если температура в местах контакта разная, то появляется термоэлектрический ток. На создание тока затрачивается внешнее тепло. Это один способ. Возможен и другой способ, который предлагаю я. На колебания маятника тоже тратится кинетическая энергия молекул. Скорость молекул уменьшается, температура газа понижается. То есть, при таком способе также затрачивается тепло на создание тока. Только не внешнее, а "внутреннее". И выглядит это не в таком явном виде, как при прямом нагреве, допустим, газовой горелкой. При охлаждении таким образом 1 кубометра воздуха на 1 градус можно получить 930 Дж энергии.

Someone · 23/07/05 17976 Москва

Vnyk в сообщении #711386 писал(а):

Перемешаем маятник влево к другому полюсу электромагнита. При этом перемещении работа отрицательна.

Э-э-э... Какая именно работа? Я правильно понял, что мы включаем электромагнит, а потом, прикладывая внешние силы, перемещаем маятник против действующих на него магнитных сил, затрачивая на это энергию? А зачем это? В чём наш выигрыш?

Vnyk в сообщении #711386 писал(а):

Другой вариант. Перемешаем маятник влево к другому полюсу электромагнита. При этом перемещении работа отрицательна. Когда маятник достиг левого полюс электромагнита, меняем полярность напряжения на катушке. Полюса электромагнита поменялись местами. Магнит притягивается к левому полюсу электромагнита. Перемещаем магнит к правому полюсу электромагнита. Работа также отрицательна. Переместили маятник по замкнутому контуру. Работа отрицательна, так как потенциальное поле, в данном случае магнитное, меняет направление на 180 градусов.

Ну да. Со всех сторон затраты энергии: на создание ЭДС источника электроэнергии, на нагревание проводов, на переключение контактов, на создание магнитного поля, на электромагнитное излучение, на перетаскивание маятника туда, куда он не хочет... Выгода-то в чём?

Vnyk в сообщении #711386 писал(а):

Аналогично в коллекторных электродвигателях происходит переключение катушек ротора при его вращении. Поэтому он и вращается.

Потому что его насильственно крутят "против шерсти"? Не замечал. По-моему, он крутится как раз в ту сторону, куда его хочет крутить магнитное поле.

Vnyk в сообщении #711386 писал(а):

Аналогичный процесс происходит в маятнике, рассмотренном на странице 11. При соприкосновении возникает электростатическая сила притяжения маятника к одному контакту и сила отталкивания от другого контакта.

Не понял. С какой стати?

Vnyk в сообщении #706292 писал(а):

Может когда-нибудь сделают похожую вертушку и тогда всё прояснится. А пока предлагаю второй вариант устройства:

Металлические контакты - 1,3. Металлический маятник - 2. Этот маятник представляет как бы одну лопасть вертушки Фейнмана. Контакты и маятник из различных металлов. Контакты 1 и 3 соединены. Так как контакты из разнородных металлов, между ними возникает контактная разность потенциалов (крп). Контакт 1 заряжается отрицательно, а контакт 3 - положительно. Под ударами молекул маятник колеблется между контактами 1 и 3. Допустим, маятник соприкоснулся с контактом 1. Так как металлы разнородные, то между ними также возникает крп. Металл маятника имеет уровень Ферми выше. Поэтому часть электронов переходит с маятника на контакт 1. Маятник заряжается положительно, а контакт 1 отрицательно. Под ударами молекул маятник отходит от контакта 1 и перемещается к контакту 3. Когда маятник отходит от контакта 1, то на контакте 1 остаются дополнительные электроны, принесённые маятником. Часть этих электронов переходит на контакт 3, чтобы крп между контактами 1 и 3 восстановилась до первоначального уровня. Маятник соприкасается с контактом 3. Но в данном случае уровень Ферми уже выше у контакта 3. Поэтому часть электронов переходит с контакта 3 на маятник. Контакт 3 заряжается положительно, а маятник отрицательно. Под действием ударов молекул маятник отходит от контакта 3 и уносит часть электронов с контакта 3. Потенциал контакта 3 также чуть увеличивается. Чтобы он восстановился до первоначального уровня часть электронов с контакта 1 переходят на контакт 3. Затем маятник снова соприкасается с контактом 1. Возникает крп и электроны с маятника переходят на контакт 1. Таким образом маятник переносит электроны от контакта 3 на контакт 1. А с контакта 1 эти электроны снова переходят на контакт 3, так как они соединены между собой. Так происходит направленное движение электронов. А направленное движение электронов - это электрический ток. Этот ток не возникает сам по себе, а для его генерации используется кинетическая энергия молекул. И этот ток будет течь постоянно, пока колеблется маятник.

Всё будет совсем не так. При первом соприкосновении заряды перераспределятся так, что потенциалы всех металлов будут отличаться на их контактную разность потенциалов. Далее никакого перераспределения зарядов уже не будет.

Далее, Вы, похоже, воображаете, что, узнав о том, что маятник коснулся левого контакта, молекулы дружно набрасываются на него слева и гонят к правому контакту. Когда же он коснётся правого контакта, молекулы точно так же бросаются на него справа и гонят налево. Это представление на уровне детского сада.
Представьте себе, что что маятник движется с некоторой скоростью $v>0$ направо. Скорости, направленные вправо, считаем положительными, влево - отрицательными. Также предполагаем, что масса маятника много больше массы молекулы, поэтому при столкновении изменением скорости маятника пренебрегаем (нетрудно произвести расчёты, задавшись каким-то конкретным отношением масс молекулы и маятника).
Пусть маятник столкнулся с молекулой, которая имеет скорость $v_1$ . Скорость молекулы относительно маятника до столкновения равна $v_1-v$ , после столкновения - $-(v_1-v)$ , а в лабораторной системе скорость молекулы будет $v_2=-(v_1-v)+v=2v-v_1$ . Кинетическая энергия молекулы пропорциональна квадрату скорости, поэтому изменение кинетической энергии молекулы пропорционально $v_2^2-v_1^2=(2v-v_1)^2-v_1^2=4v(v-v_1)$ .
1) Молекула ударяет маятник слева. В этом случае обязательно $v_1>v$ , иначе молекула не догонит маятник. В этом случае изменение энергии молекулы отрицательно, то есть, молекула отдаёт маятнику энергию $\Delta E^+=4v(v_1-v)$ .
2) Молекула ударяет маятник справа. В этом случае должно выполняться неравенство $v_1<v$ ( в том числе возможно и $v_1<0$ ). Изменение энергии молекулы оказывается положительным, то есть, молекула отнимает у маятника энергию $\Delta E^-=4v(v-v_1)$ .
3) Поскольку газ находится в термодинамическом равновесии, в нём количество молекул, движущихся со скоростями $v_1>0$ и $v'_1=-v_1$ одинаково. За промежуток времени продолжительностью $t>0$ маятник догонят молекулы, находящиеся слева от него в полосе шириной $t(v_1-v)$ , и столкнутся с ним молекулы, находящиеся справа от него в полосе шириной $t(v-v'_1)=t(v+v_1)$ . Вторая полоса шире, молекул в ней больше, поэтому маятник чаще сталкивается с молекулами, летящими навстречу, нежели с догоняющими его.
Далее, заменяя в выражении $\Delta E^-$ скорость $v_1$ на $v'_1=-v_1$ , получим $\Delta E^+-\Delta E^-=4v(v_1-v)-4v(v-v'_1)=4v(v_1-v)-4v(v+v_1)=-8v^2<0$ , то есть, каждое столкновение справа отнимает у маятника больше энергии, чем он получает от столкновения слева (при одинаковой абсолютной величине скорости молекул).
4) Из сказанного в предыдущем пункте следует, что столкновения маятника с молекулами, догоняющими его слева, дают ему меньше энергии, чем он теряет при столкновениях справа с молекулами, имеющими скорость $v_1<-v$ . Кроме того, он сталкивается с правой стороны с молекулами, имеющими скорость $-v\leqslant v_1<v$ , и также теряет при этом энергию.

Vnyk в сообщении #711452 писал(а):

На колебания маятника тоже тратится кинетическая энергия молекул.

Нет. Как показывает расчёт, молекулы газа гасят колебания маятника, отнимая у него энергию. Остаются только флуктуации, которые не позволяют извлекать из них энергию в состоянии термодинамического равновесия.

Vnyk в сообщении #711452 писал(а):

При соприкосновении двух металлов возникает контактная разность потенциалов. Но тока нет.

А при соприкосновении трёх будет? Вот в Вашей конструкции зачем нужны эти колебания маятника? Прислоним его к левому контакту, а с правым соединим ещё одним проводом. Получим замкнутую цепь из трёх металлов. Колебания ведь просто выполняют функцию перенося заряда от маятника к правому контакту, а для этого достаточно провода. Будет ток? Судя по Вашему описанию, обязательно будет.

Вообще, Вам не надоело ещё писать здесь всякие глупости?

Vnyk · 27/03/13 ∞ 420