Исследование маятника как макет вечного двигателя (3) (1)

1.

Исследование маятника как макет
вечного двигателя
Пичугин Максим Валентинович
Ученик 10А класса
Научный руководитель
–
учитель математики и
физики
Хорцев Андрей
Валерьевич

2.

Актуальность проекта
Вечный двигатель – это физическое понятие,
подразумевающее устройство, производящее
энергию и потребляющее её с целью дальнейшей
работы. Человечество давно заботит вопрос о его
создании. Многие учёные предлагали собственные
модели. Бхаскара — индийский математик и астроном
XII века, один из первых, кто задумался о создании
вечного двигателя. Однако наука доказала, что
существование вечного двигателя невозможно. Тем
не менее, интерес к его созданию не угас. В этом
заключается актуальность данной работы.
Гипотеза
знании физической теории и умение
работать с оборудованием позволит
создать собственную модель
маятника.

3.

Цель и задачи
Цель продемонстрировать
возможность
использования знания
физической теории для
создания собственного
маятника, способного
осуществлять
превращение
кинетической энергии в
потенциальную, и
наоборот.
Задачи:
• осуществить поиск информации
и теоретического материала по
теме исследования;
• реализовать первичное
проектирования прототипа;
• осуществить поиск материалов
и оборудования;
• изготовить модель;
• осуществить коррекцию при
необходимости;
• сделать выводы о проделанной
работе.

4.

Связи с темой были выбраны объект и
предмет
Объектом
исследования
являются
колебательные
системы,
маятники.
Предметом
являются
маятники,
движение которых
основано на
взаимопревращен
ии потенциальной
и кинетической
энергии

5.

Методы
исследов
ания:
Продукт
Новизна
анализ
литературы,
наблюдение,
моделирование,
опыт,
сравнение.
Продуктом
исследования
является
созданный
своими руками
маятник.
Новизна
проекта
состоит в
создании
нового вида
механическо
го маятника.

6.

Механические колебания
Механические колебания - это повторяющиеся во
времени движения тела или системы тел, которые
происходят в окрестности положения равновесия.
Общее свойство колебаний - периодичность: движение
повторяются через равные промежутки времени.
Так же есть виды мехаенических колебаний:
• Свободные
• Вынужденные
• Автоколебания
• Параметрические

7.

Маятник
Маятник - твёрдое тело,
совершающее под действием
приложенных сил колебания около
неподвижной точки или вокруг оси.
Период колебаний маятника - это
промежуток времени, за который
маятник совершает одно полное
колебание, возвращаясь в исходное
положение.
При движении маятника из положения равновесия в
положение с максмильным смещением кинетическая
энергия превращается в потенциальную и наоборот,
при движении от положения с максимальным
смещением равновесия потенциальная энергия
переходит в кинетическую.
7

8.

Вечный двигатель
Вечный двигатель - воображаемое неограниченно долго
действующее устройство. Идея вечного двигателя
предполагает, что машина может бесконечно
совершать работу без затрат топлива или других
энергетических ресурсов или полностью превращать в
работу тепло, извлекаемое из окружающих тел.

9.

Виды вечных двигателей
• Вечный двигатель первого рода
- устройство, которое должно
производить энергии больше,
чем потребляет. Это
противоречит первому началу
термодинамики: энергию нельзя
создать из ничего, её общее
количество в системе постоянно
— меняется лишь состояние.
• Вечный двигатель второго рода машина, которая, будучи пущена в
ход, превращала бы в работу всё
тепло, извлекаемое из окружающих
тел. Правда, по второму закону
термодинамики тепло не уйдёт от
холодного к горячему без применения
дополнительной энергии: рано или
поздно система придёт в состояние
температурного равновесия. Чтобы
такой вечный двигатель работал,
источник тепла придётся подогревать.

10.

Почему же вечный двигатель не возможен?
Вечный двигатель невозможен по закону сохранению
энергии из механики и двум первым началам
термодинамики.
С точки зрения механики,а именно по закону
сохранения энергии:
закон гласит, что энергия не может быть создана или
уничтожена, а только преобразована из одной формы
в другую.
Простыми словами по первому и второму началу
термодинамики:
Первое начало термодинамики устанавливает, что
энергия не исчезает и не возникает из ничего, а лишь
преобразуется из одной формы в другую
• Второе начало термодинамики устанавливает
необратимость реальных термодинамических процессов

11.

Проектирование первой модели маятника.
После того как я изучил теорию, я приступил к первому
проектированию собственного маятника. Моя задумка
состояла в том, что колебательные движения, которые
будут взаимно превращаться из кинетической энергии в
потенциальную, будет выполнять шар. Две проволоки,
которые будут держать сам шар, будут закреплены на
основании самого маятника.

12.

Материалы которые были использованы для
первой модели
• Попрыгунчик, изготовленный из полибутадиенового каучука
• Две одинаковых железных проволоки, длиной 11 см
• Железная проволока длиной 6 см
• Железная проволока длиной 2 см
• Болт
• Гайка
• Ролик с подшипником
• Четыре шайбы с разными диаметрами

13.

Фотографии первой модели маятника

14.

Коррекция первой модели
• Принцип маятника был спроектирован по принципу неваляшки,
с усилением колебательных движений от раскачки
попрыгунчика, но в ходе проверки работы маятника я увидел,
что диаметр ролика слишком мал и принцип неваляшки не
сработал.
• Шар который должен был выполнять колебательные движения,
не держался корректно. Поэтому пришлось пересобрать модель.
Теперь ролик с подшипником не является опорой, а является
основным источником кинетической энергии

15.

Материалы которые были использованы для
второй модели
• Два попрыгунчка, изготовленных из
полибутадиенового каучука
• Два одинаковых железных проволки, длиной 4 см
• Четыре железных шайбы с разными диаметрами
• Болт
• Гайка
• Ролик с подшипником

16.

Фотография материалов второй модели

17.

Коррекции воторой модели
• Из-за того, что при первом создании модели
подшипник в ролике рассматривался как опора,
которая не должна была двигаться, у подшипника
было много силы трения. Для решения этого была
использована смазка, которая помогла уменьшить
силу трения, но не до конца: подшипнику всё так же не
хватает силы для колебательного движения из-за
трения.

18.

Чертеж итоговой модели маятника

19.

Заключение
В ходе проведения исследования были
проанализированы понятия маятника и вечного
двигателя, были выявлены их ключевые особенности.
Также в процессе выполнения работы был собран
собственный маятник, осуществляющий движение за
счет превращения кинетической и потенциальной
энергии.