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Máquina de movimiento continuo Nicolas Dehaza
[email protected] 1. 2. 3. !. %. '. +. .
Resumen ¿Qué es la máquina de movimiento continuo? Su histoia ¿"o qué no es #osi$le? &l moto ascensional &l moto cent()u*o ,onclusi-n /uentes
¿Por qué es imposible? Resumen
El aparato de movimiento continuo o móvil perpetuo es una mquina que realiza un traba!o continuo sin necesidad de energ"a e#terior que la impulse. $a idea la mquina de movimiento continuo tiene su origen probablemente en el siglo %&&' en la &ndia. (esde ah" llegó a Europa en el siglo %&&& gracias a los rabes. )o es posible por que viola las le*es de la termodinmica. Primara le*+ ,onservación de la energ"a. $a energ"a no se crea ni se destru*e. -egunda le*+ )o e#iste un proceso cu*o /nico resultado sea la absorción de calor de una fuente * la conversión "ntegra de este calor en traba!o0. •
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E!emplos de mquinas de movimiento continuo+ El motor ascensional' el motor centr"fugo * el móvil de 1erón. Por que no funcionan. ,onclusión.
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¿Qué es la máquina de movimiento continuo?
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El aparato de movimiento continuo o móvil perpetuo es una mquina que realiza un traba!o continuo sin necesidad de energ"a e#terior que la impulse. 2na de estas mquinas lograr"a crear energ"a de la nada' ser"a la fuerza de traba!o ms barata que uno pudiera imagina. Por esto es entendible que tantas personas alrededor de la historia ha*an tratado de conseguirla. •
Su histoia
$a idea la mquina de movimiento continuo tiene su origen probablemente en el siglo %&&' en la &ndia. (esde ah" llegó a Europa en el siglo %&&& gracias a los rabes. Es mu* probable que éstos' mu* necesitados en sus pa"ses de mano de obra para el riego de los campos buscasen mu*' una manera de propulsar sus numerosos elevadores de agua. $os europeos medievales' seg/n el historiador de la técnica 3riedrich 4lemm' persegu"an una finalidad ms ideal+ un movimiento circular continuo como imagen terrestre del movimiento divino de las esferas celestes' profanando 0el pensamiento aristotélico' que reservaba los movimientos circulares eternos a cielos0. $os móviles perpetuos de la Edad 5edia eran en su ma*or"a' conforme al estado de la técnica por (1) entonces' ruedas con barras giratorias o tubos en parte rellenos de mercurio. 6 sistemas de tubos donde flu"a agua en circuito cerrado. $os inventores cre"an que pod"an conseguir un desequilibrio constante+ las barras giratorias o los recipientes del l"quido mantendr"an siempre el baricentro de la rueda a un mismo lado del punto de giro' que descender"a continuamente mientras la rueda girase. -i esto fuera posible' el mecanismo convertir"a la energ"a potencial del campo gravitatorio en energ"a cinética * generar"a sin cesar traba!o. Pero el baricentro de la rueda se ale!ar' como mucho' del centro de giro hasta donde le permitan las masas7 adems' después de una vuelta entera' si el mecanismo' conforme a la intención de quienes lo idearon' se encontrase de nuevo en la situación inicial' el baricentro volver"a también a su altura original. 83igura 9:.
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¿"o qué no es #osi$le?
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)o importa el esfuerzo esta mquina nunca va a e#istir' esto se debe a que se opone a las le*es de la termodinmica que pasare a e#plicar+ •
"imea le0 de la temodinámica "inci#io de la consevaci-n de la ene*(a
;firma que' como la energ"a no puede crearse ni destruirse 8de!ando a un lado las posteriores ramificaciones de la equivalencia entre masa * energ"a: la cantidad de energ"a transferida a un sistema en forma de calor ms la cantidad de energ"a transferida en forma de traba!o sobre el sistema debe ser igual al aumento de la energ"a interna 8: del sistema. El calor * el traba!o son mecanismos por los que los sistemas intercambian energ"a entre s"' ms precisamente+
Q
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$a mquina de movimiento continuo no cumple con esto debido a que ella crea su propia energ"a' oponiéndose a esta le*. ;dems ha* que tener en cuenta que la energ"a no se crea ni se destru*e' por lo tanto una mquina as" acrecentar"a la cantidad de energ"a del universo' hecho imposible. ,ontin/o con la e#plicación. ,uando un sistema se pone en contacto con otro de menor nivel energético que él' tiene lugar un proceso de igualación de los niveles energéticos de ambos. El primer principio de la termodinmica identifica el calor' como una forma de energ"a. Puede convertirse en traba!o mecnico * almacenarse. E#perimentalmente se demostró que el calor' que originalmente se med "a en unidades llamadas calorías ' * el traba!o o energ"a' medidos en !oules' eran completamente equivalentes. $a fuente para e#plicar la relación de esta le* con la mquina de movimiento continuo dice+ En cualquier mquina' hace falta cierta cantidad de energ"a para producir traba!o7 es imposible que una mquina realice traba!o sin necesidad de energ"a. 2na mquina hipotética de estas caracter"sticas se denomina móvil perpetuo de primera especie. $a le* de conservación de la energ"a descarta que se pueda inventar una mquina as". ; veces' el primer principio se enuncia como la imposibilidad de la e#istencia de un móvil perpetuo de primera especie.< El calor' igual que el traba!o' corresponde a energía en tránsito 8proceso de intercambio de energ"a:' el calor es una transferencia de energ"a * puede causar los mismos cambios en un cuerpo que el traba!o. $a energ"a mecnica puede convertirse en calor a través del rozamiento' * el traba!o mecnico necesario para producir 9 calor"a se conoce como equivalente mecnico del calor. -eg/n la le* de conservación de la energ"a' todo el traba!o mecnico realizado para producir calor por rozamiento aparece en forma de energ"a en los ob!etos sobre los que se realiza el traba!o. =oule fue el primero en demostrarlo de forma fehaciente en un e#perimento clsico+ calentó agua en un recipiente cerrado haciendo girar unas ruedas de paletas * halló que el aumento de nivel energético del agua era proporcional al traba!o realizado para mover las ruedas. ,uando el calor se convierte en energ"a mecnica' como en un motor de combustión interna' la le* de conservación de la energ"a también es vlida. -in embargo' siempre se pierde o disipa energ"a en forma de calor porque ning/n motor tiene una eficiencia perfecta. Pero sin embargo alguien que apo*e la e#istencia de una de estas mquinas podr"a decir que esta no necesariamente tiene que violar esta le*' si no que es posible que convirtiese el movimiento térmico en un movimiento mecnico ordenado sin crear un desorden correspondiente en otro lado7 a esta mquina se la llamar"a móvil perpetuo de segunda especie. Esta persona tendr"a razón en lo que dice' pero no tendr"a razón en el punto de que es posible' debido a que esta violar"a la segunda le* de la termodinmica que paso a e#plicar. •
Se*unda le0 de la temodinámica
En términos ms o menos sencillos dir"a lo siguiente+ 0)o e#iste un proceso cu*o /nico resultado sea la absorción de calor de una fuente * la conversión "ntegra de este calor en traba!o0. Por lo tanto si esto no fuese cierto seria posible el móvil perpetuo de segunda especie' como por e!emplo hacer funcionar una central térmica tomando el calor del medio ambiente7 aparentemente no habr"a ninguna contradicción' pues el medio ambiente contiene una cierta cantidad de energ"a interna' pero debo se>alar dos cosas+ primero' la segunda le* de la termodinmica no es una consecuencia de la primera' sino una le* independiente7 segundo' la segunda le* nos habla de las restricciones que e#isten al utilizar la energ"a en diferentes procesos' en nuestro caso' en una central térmica. )o e#iste una mquina que utilice energ"a interna de una sola fuente de calor. Esto es debido a que el rendimiento energético de una mquina térmica c"clica que convierte calor en traba!o siempre ser menor a la unidad * ésta estar ms pró#ima a la unidad cuanto ma*or sea el rendimiento energético de la misma. Esto dicho por . =. ,lausius ingeniero francés es+ 0)o es posible proceso alguno cu*o /nico resultado sea la transferencia de calor desde un cuerpo fr"o a otro ms caliente0. 6sa siempre se necesitara un poco mas de energ"a por que las temperaturas tienden a igualarse. ;hora hagamos de cuenta que esta mquina es posible' esta seria mu* poco practica debido a que ser"a peligrosa * habr"a que prohibirla' por seguridad. En caso de que los consumidores no utilizaran en cada
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instante toda la potencia que produ!ese la mquina' ésta almacenar"an en su movimiento o en su estructura el sobrante+ se acelerar"a * calentar"a' * acabar"a por fundirse o por e#plotar. )o nos e#tra>emos de no encontrar móviles perpetuos' si hubiesen e#istido alguna vez' *a habr"an reventado hace tiempo por un e#ceso de energ"a. ; continuación vo* a presentar e!emplos t"picos de mquinas de movimiento continuo * e#plicare por que no funcionan. •
&l moto ascensional
2n gran n/mero de recipientes cuelgan' a distancias iguales' de una cinta transportadora que desliza' dispuesta verticalmente en el interior de un tanque de agua' sobre dos rodillos que giran con facilidad 8figura A:. $os recipientes' r"gidos' estn cerrados por una membrana fle#ible de la que cuelga un gran peso. $os de la parte derecha de la ilustración tienen un volumen ma*or que los de la izquierda porque los pesos de las membranas tiran hacia fuera de ellas. ;s"' para un mismo peso' e#perimentan en el agua una fuerza ascensional ma*or' seg/n el principio de ;rqu"medes' * pondrn en movimiento el mecanismo en sentido contrario a las agu!as del relo!. $os recipientes que' arriba * aba!o' dan una vuelta alrededor de los rodillos intercambian sus funciones. (e este modo se mantiene el movimiento de por vida. Por que no funciona+ El motor ascensional rinde' por cada par de recipientes que sube * ba!a desde una profundidad h 2 hasta otra h 1 8desde h 1 hasta h 2 , respectivamente:' un traba!o pg (h 2 -h 1) V= (p 2 -p 1) V ,
*a que el que sube del par tiene un volumen interno ma*or en
V= V D - V I
8 eB s la densidad del agua' g la aceleración debida a la gravedad7 la presión p crece linealmente con la profundidad h ba!o la superficie+
= o + g h,
donde Bo es la presión atmosférica.: Pero !usto esa cantidad de traba!o se pierde en otra parte+ cuando pasa por aba!o de un lado al otro del monta!e' el peso tiene que e!ercer un traba!o 2B V en contra de la presión 2 B a profundidad h 2 para
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agrandar el volumen del recipiente en una cantidad V. B En cambio' cuando pasa de un lado al otro por arriba sólo se gana un traba!o menor' - 1 V, por compresión del volumen del recipiente. El mecanismo podr"a hasta funcionar sin pérdidas si el agua se apartara ante la proa de cada recipiente sin oponer la resistencia que frena el movimiento. ;dems' el gas comprimido de los recipientes que descienden est ms caliente que el gas e#pandido de los que ascienden. -i el aislamiento térmico de los recipientes no es perfecto' la igualación de temperaturas har que se pierda energ"a aprovechable. ;mbos efectos acabarn por detener el 0motor0' aun cuando parta de un cierto desequilibrio * se mueva un cierto tiempo.
&l moto cent()u*o
(3) En la edición de abril de 9CDD de Ph*sialischen FlGtter' la revista de la -ociedad ;lemana de 3"sica' se describió 0un nuevo método de impulsión de cuerpos volantes espaciales08ósea un motor de cohetes espaciales:. ,on a*uda de una e#céntrica' un motor imparte a una barra' que lleva adherida una masa m en su e#tremo' una oscilación periódica que la ale!a un determinado ngulo a' hacia la izquierda * hacia la derecha' del e!e del cohete 8figura :. $a masa del e#tremo de la barra e#perimenta supuestamente una fuerza centr"fuga' en la dirección de la barra. $as componentes de esa fuerza a lo largo del e!e del cohete propulsan la nave7 en el promedio temporal' las perpendiculares al e!e se compensan. ;umentando la velocidad angular o la longitud de la barra' se incrementa cuanto se quiera el empu!e' afirmaba el inventor' quien pon"a de relieve que este motor espacial traba!ar"a sin e#peler masa' limpiamente * con un gran rendimiento. Por no funciona+ -i funcionara el motor centr"fugo' no sólo violar"a el principio de conservación de la energ"a' sino también el de conservación del momento. Henerar"a constantemente un impulso sin retroceso. El fallo reside en una confusión il"cita de los sistemas de referencia. $a fuerza centr"fuga descrita sólo e#iste en el sistema que gira con la barra impulsora. Pero su descomposición en dos componentes' en una fuerza de empu!e * en otra transversal' se interpreta desde un sistema solidario al cohete' en el cual ni tan siquiera e#iste. $o que no est' no puede causar ning/n efecto •
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&l m-vil de 6e-n
Esta mquina consta de un molinete de agua' dos vasos de lavado del laboratorio de qu"mica' dos manguitos de goma * unos tubos de vidrio 8figura I:. El agua cae' pone en marcha el molinete * desaparece por el manguito de la izquierda. el manguito derecho cierra el circuito de agua. Por que no funciona+ El principio que i*e el m-vil de 6e-n es el de una 0fuente de 1erón0. $a circulación del agua no es ms que un simulacro. En el manguito de la derecha no flu*e agua alguna7 sólo ha* aire que transmite la sobrepresión B 1 1 = o J gh desde el frasco inferior al superior 8 p o presión atmosférica' dB ensidad del agua' g aceleración debida a la gravedad' h 1 altura de la columna de agua de la izquierda:. Esta sobrepresión p 1 en el frasco superior empu!a el agua' que sale 8en el caso de una corriente sin resistencia: a una velocidad (4)
del tubo de cristal acodado' a h 2 cent"metros sobre la superficie del agua' * cu*a ca"da pone en movimiento la peque>a turbina. En el momento en que toda el agua ha*a salido del frasco superior' de!ar de traba!ar el móvil de 1erón.
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,onclusi-n
Esta mquina es imposible de crear' pero sin embargo e#iste en la mente de los hombres que la alimentan de una fuente de energ"a inagotable' la imaginación * la curiosidad. ;unque sea imposible siempre va estar en la mente de los hombres crear lo imposible' no por un fin practico solo por diversión. Por eso *o eleg" este tema por que permite otra vez de una fantas"a' un se>o del hombre' algo imposible pero que se lo toma coma desafió' aprender f"sica * ver que también una una materia e#acta como la f"sica permite so>ar. /uentes
www.fisicanet.com.arK wiipedia.comK EL&-M; &)LE-M&H;,&N) O ,&E),&;' ;gosto' AA
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;utor+ Nicolás Dehaza
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