既然永動機不能實現,地球為啥還在不停轉動

2022-03-28 03:40:38 字數 2932 閱讀 7357

1樓:胖墩科學

地球這個大傢伙已經在太陽系中運動了至少46億年,它每天會以非常高的速度自轉一圈,每年會繞著太陽公轉一圈,不出意外的話它能轉到太陽死亡,這個時間估計是70億年以後。

太陽死亡以後會變為一顆和地球體積大小的白矮星,但是它的密度非常高,如果地球這時還存在的話,它會繼續繞著這顆恆星的殘骸繼續運轉。

除了地球以外,在太陽系,甚至銀河系,乃至整個宇宙這種旋轉運動十分普遍,因為宇宙的大型物質結構就是這樣形成的。

這就產生了乙個問題,貌似很矛盾。

13世紀的時候,人類就夢想在地球上建造乙個可以永動的機器。

它不需要外力的作用,也就是不需要能量的輸入,僅僅依靠自身,不管是扭矩的變化、還是一些花裡胡哨的操作, 就能自己永遠轉動、或者運動的機器。

但是無數次的嘗試都失敗了,這其中包括15世紀達文西這個製作機械的大師、還有17世紀英國的波義耳都動手做了很多態別的永動機,但最後都證明永動機在地球上無法實現。

為什麼呢?其實最直接的原因是因為你在地球上不管是製作啥機器,不管是你的結構再怎麼精妙,也不管你的設計多麼合理,都無法避免乙個問題;

就是機械運轉所帶來的摩擦力,以及空氣,還有地球引力的作用。

這些我們可以統稱為阻力,它會不斷地使機械轉動最初的動量消耗殆盡,直到停止運轉。

為了對抗這些阻力,你必須給這個轉動系統提供乙個和所有阻力相同大小的力,才能保證其在慣性下一直運轉。

如果你還想要讓這個系統給外界做功,那麼這個力就必須大於整個系統的阻力。

所以就出現了個各種奇形怪狀的機器。依靠自身的轉動來自己給自己提供對抗阻力的力。這就好比你左腳踩右腳、自己拉自己的頭髮想上天一樣。

根本原因就違反了能量守恆定律。

也就是說孤立系統的能量是守恆的,需要外部的輸入才能增加,你不能在乙個孤立的系統中自己選創造出能量。

說到這裡,貌似在地球上不能造出永動機的原因是因為阻力的存在。那麼我們把乙個輪子或者脫落拿到深邃的宇宙空間呢?周圍沒有其他引力源的干擾會怎麼樣?

牛頓給出了答案,任何物體在沒有外力的作用下,它都會保持最初的運動狀態。它要麼靜止要麼勻速直線運動,正所謂靜者恆靜、動者恒動。

運動是事物的本質,只要你給這個輪子提供乙個初始的旋轉動量,只要沒有外力干擾它會轉下去,直到天荒地老。

而地球就是這樣,在46億年前形成太陽系的一團橢球形氣體雲開始在引力的作用下坍縮,首先會形成乙個原行星盤。

由於這個橢球狀的氣體雲內的氣體分子、原子自身會進行這大量的不規則運動,導致整團巨大的氣體雲會擁有乙個極其緩慢的旋轉動量。

例如你在水槽裡放一池子水,等待水面穩定以後,開啟下水孔,不一會兒比就會看到整個水面會形成漩渦往下流,且漩渦的速度會越來越快。

這就是整池子水內部微小旋轉動量隨著體積變小,被放大的效果,以前有人說水槽的漩渦是地轉偏向力引起的,其實並不準確。

運動河流中的漩渦可以用地轉偏向力來解釋,但是我們家裡小小的水槽中的漩渦並不是地球自轉引起的。

如果真是這樣,那我們人也應該能感受到北半球和南半球不同的地轉偏向力,那不豈是走路一不小心方向就會發生偏移?

現在我們回到太陽系的形成!當氣體雲塌縮以後,根據角動量守恆定律,質量分布的更加緊密那麼氣體雲旋轉的速度就會加快,(類似於滑冰運動員)這就為整片原行星盤帶來了可觀的旋轉速度。

有了初始的旋轉動量,那麼地球、各大行星,包括太陽在內基本上都在逆時針自轉,而且所有的行星都在逆時針公轉。

接下來的問題是,地球的自轉和公轉是否違背了能量守恆定律?是否和我們口中所說的「永動機」相違背?

其實地球的運動可以說它就是乙個「永動機」,但不完全是,畢竟總有一天它會因為太陽、月球的潮汐引力不停的消耗掉自轉動量,而停止自轉;每過100年每天就會增加約0.002秒。

但這個時間尺度非常長,估計等到太陽系毀滅,地球被太陽吞噬都不會發生這樣的事。

地球的公轉也一樣,也無法永動下去,在宇宙空間中,兩個質量物體相互旋轉,就會造成類似於電荷在電場中旋轉一樣,電荷會釋放出電磁輻射,而質量物體會釋放出引力輻射,並且帶走軌道能量。

因此地球的公轉軌道一直在衰減,總有一天它會螺旋墜入太陽。所以說在宇宙中旋轉的天體還真的沒有嚴格意義上的永動。

不過就算它們永動,也符合科學理論啊,並不違反能量守恆,而且正是能量守恆和牛頓慣性定律的真實例項。

如果把地球從太陽系中拿出來,單獨放在深邃的宇宙空間中,它就會因為角動量守恆一直自轉下去,因為它沒有對外做功,也沒有受到阻力的影響,因此不要外力和能量的維持,可以在慣性作用下一直自轉。

公轉軌道也一樣,地球本身在垂直於太陽引力方向上做勻速直線運動,但是卻受到指向太陽中心的引力加速度,因此改變了運動速度(速度是向量),所以造成它一直在繞太陽執行。

引力正是這個公轉系統中的外力,因此地球的公轉也沒有違背能量守恆定律。也沒有跟我們所說的永動機相違背。

2樓:技術小輝

因為地球處於太空中,而太空中是沒有摩擦力的,物體能夠不停的運動,所以地球還在不停轉動。

3樓:沒有不開心啦啦啦

地球本身也是在轉動,在地心引力的作用下緩慢移動著,並不是說沒有能量的損耗。

4樓:宇宙視角看宇宙

陳氏宇宙模型:能量守恆本身蘊藏能量永恆的道理。既然能量永恆,永動機在自然界是存在的。

5樓:**答疑

因為地球的轉動是靠自身的引力以及太陽的引力,和永動機的原理有很大區別。

6樓:光看不見

地球的運動是運動變化自然界在運動變化中行成的,是運動變化造就了地球,所以地球還在運動變化著。運動變化是自然界的性質,萬物皆流皆變皆動。靜止的事物是沒有的。

運動變化是即不能創造也不能消失的,只能是轉移,利用運動。而永動機,是在創造運動,從靜止的事物中去創造運動,這只能是機械的運動,從無到有的運動,而這樣的運動是必然要停止下來的。永動機不純能存在,宇宙萬物本身就是運動變化的,這是物理運動,化學變化,運動,而不是機械運動。

不是從無到有的運動。

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