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またまた永久機関 [仕事とその周辺]

「海水力発電」などというトンデモ新聞記事がフェイスブック上でトンデモないシェアの数になっています.退治するためにこの記事画像を引用したら,またこれが私の否定コメントなしでシェアされる始末.そこで永久機関の典型的なサンプルをいくつか紹介します.むかし取ったコピーなので出典がわからなくなりました.応援のクリック歓迎 DSC_2823.jpg
DSC_2824h.jpg
はじめの4つ(1番目と4番目は実質同じ)はすぐ見破れると思いますが,最後の木の車はどうですか?摩擦とか,水が洩れるとか,そんなのではないですよ.
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(次はコメント欄のための図です.)
waterpressure2.jpg
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fuyou

始めまして、fuyouです。
木の車は回ると思います。摩擦や水が漏れるなど、それらがクリアできれば回ります。
まず外周をいくつかのブロックに分けます。この状態で軸の水平にある二つのブロックにかかる力を較べると、右が重いはずです。
次に、45°にあるブロック4個ですが、その接線方向の力はcos45°、即ち0.707の積です。この値は右の二つは下向きであり、左の二つは上向きです。
このように木の車をくまなく計算すると、回転することになってしまうのです。
by fuyou (2016-01-04 15:25) 

yamamoto

おっしゃるロジックがよく理解出来ません.
浮力のような仮想的な力ではなく,この木の車に「実際に働いている力」を考えるといいです.それは,木の実質に働く重力と,木車の表面に働く水の圧力です.これで全部です.
前者は回転には全く寄与しません.水圧は,軸に垂直な面に働くものは回転に寄与しません(力としても,図の前後の面でバランスします.軸に平行な面,つまり外側の円筒面に働く力は,面に垂直方向つまり軸に向かう力になります.つまり回転力にはなりません.
by yamamoto (2016-01-04 23:48) 

fuyou

おっしゃることが理解できません。yamamoto様は、回転するわけがないと固執して無理な理屈を述べられているのではないでしょうか。
表面に働く水圧は、即ち浮力のはず。木が水に浮くことを前提にしていますから、浮力が仮想的だとは言えないでしょう。
車の右には常に重力がかかり続けますし、左も同じですが、こちらは常に水の中ですから、重力より軽いはずです。
回転しないとおっしゃるyamamoto様は、水の中の木にも右と同じ力が加わっているとお考えなのでしょうか。

by fuyou (2016-01-05 03:12) 

yamamoto

浮力は水中の物体の全表面に働く水圧の「合力」です.
容器面を境に左半分と右半分に分けた時,その境目の「面」(木の実質部分)には水圧は働きません.ですから左半分に働く浮力の計算は大変面倒になります.単純に「水に沈んでいる部分を水に置き換え,それへの重力の向きを反対にしたもの」とは行かないわけです.
大きさのある物体に働く力の合力を求める時,力のベクトルとしての和と,その作用点を求めなければなりません.車の外周面に働く水圧の合力の作用点は軸になってしまい,回転力にならないということです.
合力の求め方は次に分かりやすく説明されています.
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/gou/gougousei.html#heikoudenai
by yamamoto (2016-01-05 08:34) 

fuyou

浮力が軸にあるとおっしゃるが、車の軸が自由に回転できることを無視されておられますね。
本当に回らないのであれば、右と左の力が等しいことになりますが、水中と空中の違いをどのようにお考えなのでしょうか。

この装置を永久機関ととらえてはならないと思います。なぜなら、重力というエネルギーを利用しているからです。重力にはいつでもどこでも力を発揮するという特殊性があるために迷わされるのでしょう。
重力と浮力はどちらも科学法則で明快に説明できるはずであり、いわゆる永久機関とは別次元のものではないでしょうか。
by fuyou (2016-01-05 12:08) 

yamamoto

力は「軸に向かって」しか働かないので,回転力にはならないということです.車軸をいくら押しても,たとえば風車の軸をどれほど強く押しても,風車は回転しません.「ひねる」力,物理の言葉では「力のモーメント」がないと,ものは回転しないのです.
by yamamoto (2016-01-05 19:53) 

fuyou

浮力は上に向かうものなのに、浮力は軸に向かってしか働かないと言われる根拠がわかりません。回らないことを前提にした無理な理屈にしか思えませんが。
たとえば車を左半分にしたかまぼこ形の場合は、必ず浮き上がります。そこで直線の真ん中に自由軸をつけて容器に固定すれば回転する力になるのです。これは誰もが理解できる理屈です。もちろん右の半分にも同じことが言え、こちらは下方の力になります。
この装置はエネルギーの法則に準拠しています。それは、
重力と浮力という明らかなエネルギーを投入するし、その出力も、木の質量と車の大きさによって限度があり、無限ではないからです。
by fuyou (2016-01-06 09:47) 

yamamoto

記事の一番最後に付け加えた図を参照して下さい.
「車を左半分にしたかまぼこ形」が水に沈んでいれば,図の点線で示した,右側の縦の面への圧力も働くので,たしかに回転します(軸より下の圧力が,上の圧力より大きいため,右回りに回転).ところが,実際にはこの縦の面は水中にはなく,木の実質部分なので,水圧は働きません.図の左側の円周上(実際は円筒面上)の力だけです.これはすべて軸に向かう力なので,回転力にならないということです.
by yamamoto (2016-01-06 11:10) 

fuyou

図は浮力の説明であり、力がすべて軸に向かうという説明にはなっていませんね。誰もが納得できる明快な説明がほしいです。
前にも指摘しましたが、これは永久機関ではありません。この装置を永久機関と勘違いすることで無理が生じるのです。ですから、エネルギーの法則に準じていることを読み解いて、間違った呪縛を取り払って純粋な科学の目で論じてください。

左が浮力で右が重力なので、当然回転します。これ以上の説明は要らないでしょう。
回るものを回らないとするのは滑稽ですらあります。
いろいろ有り難うございました。
nakazawa fuyou
by fuyou (2016-01-06 18:17) 

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