Feynman Lectures: Warum kann ein nicht umkehrbares Gewichthebegerät nicht höher heben als ein umkehrbares?

Betrachten Sie Maschinen zum Gewichtheben – Maschinen, die die Eigenschaft haben, dass sie ein Gewicht heben, indem sie ein anderes senken. Lassen Sie uns auch eine Hypothese aufstellen: dass es bei diesen Gewichthebermaschinen kein Perpetuum mobile gibt. (Dass es überhaupt kein Perpetuum Mobile gibt, ist eine allgemeine Aussage des Energieerhaltungssatzes.

Wir müssen vorsichtig sein, Perpetuum mobile zu definieren. Lassen Sie es uns zuerst für Gewichthebermaschinen tun. Wenn wir, nachdem wir viele Gewichte gehoben und gesenkt und die Maschine in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt haben, feststellen, dass das Nettoergebnis darin besteht, ein Gewicht zu heben, dann haben wir ein Perpetuum Mobile, weil wir dieses angehobene Gewicht zum Laufen verwenden können etwas anderes. Das heißt, vorausgesetzt, die Maschine, die das Gewicht angehoben hat, wird in ihren genauen ursprünglichen Zustand zurückgebracht und ist darüber hinaus vollständig in sich geschlossen – das heißt, sie hat nicht die Energie erhalten, um dieses Gewicht von einer externen Quelle zu heben.

Wir stellen uns vor, dass es zwei Klassen von Maschinen gibt: diejenigen, die nicht umkehrbar sind, was alle realen Maschinen einschließt, und diejenigen, die umkehrbar sind, die natürlich tatsächlich nicht erreichbar sind, egal wie sorgfältig wir bei unserer Konstruktion von Lagern, Hebeln, usw.

Wir nehmen jedoch an, dass es so etwas gibt – eine umkehrbare Maschine – die eine Gewichtseinheit (ein Pfund oder eine andere Einheit) um eine Entfernungseinheit senkt und gleichzeitig ein Gewicht von drei Einheiten anhebt. Nennen Sie diese reversible Maschine Maschine A.

Angenommen, diese spezielle umkehrbare Maschine hebt das Gewicht mit drei Einheiten um eine Strecke X. Dann nehmen wir an, wir haben eine andere Maschine, Maschine B, die nicht unbedingt umkehrbar ist, die auch eine Gewichtseinheit um eine Einheitsstrecke absenkt, aber drei Einheiten um eine Strecke Y anhebt. Wir können jetzt beweisen, dass Y nicht größer als X ist; Das heißt, es ist unmöglich, eine Maschine zu bauen, die ein Gewicht hebt, das höher ist als es von einer umkehrbaren Maschine gehoben werden kann.

Lassen Sie uns sehen, warum. Nehmen wir an, Y wäre höher als X. Wir nehmen ein Ein-Einheiten-Gewicht und senken es mit Maschine B um eine Einheitshöhe ab, und das hebt das Drei-Einheiten-Gewicht um eine Strecke V an. Dann könnten wir das Gewicht von Y nach X absenken , um freie Kraft zu erhalten, und verwenden Sie die umkehrbare Maschine A, die rückwärts läuft, um das Drei-Einheiten-Gewicht um eine Strecke X abzusenken und das Ein-Einheiten-Gewicht um eine Höheneinheit anzuheben. Dadurch wird das Einheitsgewicht wieder auf den vorherigen Wert gebracht und beide Maschinen sind wieder einsatzbereit! Wir hätten also ein Perpetuum Mobile, wenn Y größer als X wäre, was wir für unmöglich hielten.

Mit diesen Annahmen folgern wir also, dass Y nicht größer als X ist, sodass von allen Maschinen, die konstruiert werden können, die umkehrbare Maschine die beste ist.

Dies ist ein Teil des ersten Buches von Feynman's Lectures . Sein Zweck ist es, die Formel abzuleiten, die die potentielle Gravitationsenergie eines Körpers in der Nähe der Erdoberfläche durch eine Reihe "einfacher" Gedanken berechnet - ein Teil davon ist der folgende Gedanke.

Obwohl es schön ist, verwirrt es mich. Obwohl ich dachte, ich hätte es verstanden, fand ich nach langem Nachdenken einige Teile, die ich nicht verstehe.

Die erste Sache ist die Definition einer Maschine zum ewigen Gewichtheben.

Wenn wir, nachdem wir viele Gewichte gehoben und gesenkt und die Maschine in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt haben, feststellen, dass das Nettoergebnis darin besteht, ein Gewicht zu heben, dann haben wir ein Perpetuum Mobile, weil wir dieses angehobene Gewicht zum Laufen verwenden können etwas anderes.

Mein Problem ist, dass ich mir so etwas nicht vorstellen kann, wenn es um einfache Gewichthebermaschinen wie die auf dem folgenden Bild geht.

Das andere ist das „Erlangen freier Macht“

Nehmen wir an, Y wäre höher als X. Wir nehmen ein Ein-Einheiten-Gewicht und senken es mit Maschine B um eine Einheitshöhe ab, und das hebt das Drei-Einheiten-Gewicht um eine Strecke V an. Dann könnten wir das Gewicht von Y nach X absenken , um freie Kraft zu erhalten, und verwenden Sie die umkehrbare Maschine A, die rückwärts läuft, um das Drei-Einheiten-Gewicht um eine Strecke X abzusenken und das Ein-Einheiten-Gewicht um eine Höheneinheit anzuheben. Dadurch wird das Einheitsgewicht wieder auf den vorherigen Wert gebracht und beide Maschinen sind wieder einsatzbereit!

1. Wie senken wir die Gewichte? Weil es ein Gedankenexperiment ist, müssen wir uns solche Fragen nicht stellen?

2. Wie ich es verstehen kann, heben wir durch Absenken der drei Gewichtseinheiten von der Höhe Y auf X die eine Gewichtseinheit auf eine Höhe H an, sodass Energie erhalten bleibt. Woher bekommen wir also diese kostenlose Kraft? Obwohl ich weiß, dass er nicht falsch liegt, würde ich annehmen, dass er nach der Hauptannahme, dass er -Y>X- macht - eine aposteriorische Annahme macht, dass Energie nicht erhalten bleibt, und er zu einer falschen Schlussfolgerung gelangt. Wir konnten also nicht wissen, welche Annahme falsch ist.

Könnten Sie mir bitte den gesamten Denkprozess erklären, der meine Fragen betont?