Водяной "вечный" двигатель

Среди множества проектов "вечного двигателя" было немало и таких, которые основаны на всплывании тел в воде (рис.52 и 53). Высокая башня высотой 20 м наполнена водой. Вверху и внизу башни установлены шкивы, через которые перекинут прочный канат в виде бесконечного ремня. К канату прикреплено 14 полых кубических ящиков со стороной 1 м, склепанных из железных листов так, что внутрь ящиков вода проникнуть не может.

Рис.52. Проект водяного 'вечного' двигателя

Рис.53. Продольный разрез башни (см. рис. 52)

Как же действует эта установка? Каждый, знакомый с законом Архимеда, сообразит, что ящики, находясь в воде, будут стремиться всплыть вверх. Их увлекает вверх сила, равная весу воды, вытесняемой ящиками, т. е. весу 1 м³ воды, повторенному столько раз, сколько ящиков погружено в воду. Из рис. 53 видно, что в воде оказывается всегда 6 ящиков. Значит, сила, увлекающая погруженные ящики вверх, равна весу 6 м³ воды, т. е. 6 тс. Вниз же их тянет собственный вес ящиков, который, однако, уравновешивается весом 6 ящиков, свободно свисающих на наружной стороне каната.

Итак, канат, перекинутый указанным образом, будет всегда подвержен силе тяги в 6 тс, приложенной к одной его стороне и направленной вверх. Ясно, что сила эта заставит канат безостановочно вращаться, скользя по шкивам, и при каждом обороте заставит совершать работу в 6000 кгс⋅20 м=120 000 кгс м.

Теперь понятно, что если усеять страну такими башнями, то мы сможем получать от них безграничное количество работы, достаточное для покрытия всех нужд народного хозяйства. Башни будут вращать якоря динамомашин и давать электрическую энергию в любом количестве!

Однако если разобраться внимательно в этом проекте, то легко убедиться, что ожидаемого движения каната происходить вовсе не должно.

Чтобы бесконечный канат вращался, ящики должны входить в водяной бассейн башни снизу и покидать его сверху. Но ведь, вступая в бассейн, ящик должен преодолеть давление столба воды в 20 м высотой! Это давление на квадратный метр площади ящика равно ни много ни мало 20 тс (весу 20 м³ воды). Сила же тяги вверх составляет всего 6 тс, т. е. явно недостаточна, чтобы втащить ящик в бассейн.

Среди многочисленных образчиков водяных "вечных" двигателей, сотни которых придуманы были изобретателями-неудачниками, можно найти очень простые и остроумные варианты.

Рис.54. Еще один проект водяного 'вечного' двигателя

Взгляните на рис. 54. Часть деревянного барабана, укрепленного на оси, все время погружена в воду. Если справедлив закон Архимеда, то погруженная в воду часть должна всплывать и, коль скоро выталкивающая сила больше силы трения на оси барабана, вращение никогда не прекратится...

Не спешите с постройкой этого "вечного" двигателя! Вас непременно постигнет неудача: барабан не сдвинется с места. В чем же дело, в чем ошибка наших рассуждений? Оказывается, мы не учли направления действующих сил. А направлены они будут всегда по перпендикуляру к поверхности барабана, т. е. по радиусу к оси. Из повседневного опыта каждый знает, что невозможно заставить колесо вращаться, прикладывая усилия вдоль радиуса колеса. Чтобы вызвать вращение, надо приложить усилие перпендикулярно к радиусу, т. е. по касательной к окружности колеса. Теперь уже нетрудно понять, почему и в этом случае закончится неудачей попытка осуществить вечное движение.

Закон Архимеда давал соблазнительную пищу уму искателей вечного двигателя и побуждал придумывать хитроумные приспособления для использования кажущейся потери веса в целях получения вечного источника механической энергии.