第六章液体和气体的性质 6.6水力“永动机”

第六章液体和气体的性质 6.6水力“永动机”

　　在许多“永动机”的设计当中，有不少是根据物体在水里能浮起的原理设计的。让我们从这一类的发明里选一种来谈一谈。这是一个高20米、里面装满水的高塔。在塔的上下两头各装一个滑轮，滑轮上绕一条坚固的绳索，就象一条循环带。在绳上装上十四只空的方箱，方箱的每边长1米。方箱是用铁皮制成的，水不能够透进去。图52和53画的就是这种塔的外形和它的纵剖面。

　　在许多“永动机”的设计当中，有不少是根据物体在水里能浮起的原理设计的。让我们从这一类的发明里选一种来谈一谈。这是一个高20米、里面装满水的高塔。在塔的上下两头各装一个滑轮，滑轮上绕一条坚固的绳索，就象一条循环带。在绳上装上十四只空的方箱，方箱的每边长1米。方箱是用铁皮制成的，水不能够透进去。图52和53画的就是这种塔的外形和它的纵剖面。

　　这种装置是怎样工作的呢？每一个懂得阿基米德原理的人都能理解，水里的铁箱一定要往上面浮。推它们上升的力量就是它们所排开的水的重量，也就是一立方米水的重量乘上浸在水里的铁箱数。从图上可以看出，水里经常会有六只铁箱，这就是说把这些沉在水里的铁箱往上推的力量是6立方米水的重量，或六吨。铁箱本身的重量自然在把自己拉向下面，但是挂在塔外绳索上的六只铁箱也在向下沉，所以两方面的力量是平衡的。

　　这样，那条按照上面说的方式转动的绳索，经常在塔的里面维持着六吨向上的牵引力。显然，这个力量会迫使绳索不停地在滑轮上滑动，这时它们每转一周所做的功是 6000 ×20＝120，000公斤米。

　　如果全国布满了这样的塔，我们就可以从它们那里得到无穷的功，这足够供给我们全部国民经济使用。这样的塔会转动发电机，使我们得到无穷尽的电能。

　　可是我们如果仔细研究一下这个设计，就很容易看出，绳索完全没有动的可能。

　　为了使这根循环的绳索转动，必须让这些铁箱能够从下面进入水塔，从上面离开水塔。可是我们知道，铁箱在进入水塔的时候，必须克服20米高的水柱的压力！这个压在铁箱的每一平方米面积上的压力，不多不少，恰好是20吨（20立方米水的重量），而向上的牵引力却总共只有6吨，要用它来把铁箱拉到水塔里去，显然是不够的。在那些不会成功的发明家们所设计的无数种水力“永动机”当中，也可以找到一些最简单而且最巧妙的。

　　把一只装在轴上的木制鼓形轮，一部分老是浸在水里。阿基米德的定律既然是靠得住的，那末，浸在水里的那部分鼓形轮就会在上浮；而且，只要水的推力比轴上的摩擦力大，那鼓形轮就会不停止地转下去……。

　　可是，且别忙着制造这样的“永动机”！你一定会失败的：鼓形轮不会转动的。为什么呢？我们的推理错在哪儿呢？原来我们忽略了作用力的方向了。这里的作用力永远是和鼓形轮的表面垂直的，也就是跟通往轮轴的半径方向相同。可是经验告诉我们，顺着轮子的半径施力，轮子决不会转。要它转就得顺着轮周的切线方向来施力。这样一说，就不难明白，为什么这样的“永恒”运动也没有实现的可能了。

　　阿基米德的定律给了想发明“永动机”的人一种富于诱惑力的精神食粮，曾经鼓励他们千方百计去把看去象是失去的重量用来做机械能的永恒泉源。但是他们的尝试，没有一个是成功的，也永远不可能得到成功。

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