能量不守恒

crh1960

物体在斜面上的能量发生变化

                                         

引言：物体受外力作用能量发生变化，变化情况根据能量守恒定律计算;物体受自身力作用能量也发生变化，变化情况不能用能量守恒定律计算，也不能用功能原理计算，因为它不是受外力作用。斜面上物体的正压力通过机械装置，可以产生对自身的牵引力，把物体对自身的牵引力叫做自身力。物体在斜面上的正压力固定不变，但随着杠杠长度的增长，牵引力也相应增大，物体在斜面上的高度同时增高。即正压力是定值，但杠杠长度、牵引力、物体在杠杠上的高度它们成正比，且同步进行（详细内容见“6自身力使物体高度增加”）。

摘要：永动机早以被否定，但我认为可以制造。制造的关键是利用物体在斜面上的正压力。物体在斜面上的正压力通过机械装置可以转变成对物体本身的牵引力。当物体在斜面上（斜面同时起杠杆作用）一定距离时产生的牵引力大于物体的下滑力与阻力的和，因为物体向上运动的力是本身产生的，所以运动距离与力成正比。这时不需要外力物体就能沿斜面向上运动，这样就制造出永动机了。

关键词：由正压力产生给物体的力，物体沿斜面向上运动受到的阻力，向上运动的距离，向上运动时增加的高度

1机械结构：

如图，圆O1的半径为R，半径为r的小齿轮与圆O1在同一个圆心上，且固定在一起，大齿轮O2半径为R，O2L是固定在大齿轮O2上的杠杆（同时也是斜面）。物体M在杠杆O2L上，E在圆O1圆周上，F在物体M上，EF是绳子且过A、B、C三个定滑轮。G是重物，它的作用是使杠杠O2L在没有物体的情况下始终保持平衡状态。

2齿轮半径的比：

两个齿轮的半径比是r：R=1：x，其中x≥100（当x＜100时同样成立，但最小值是多少无法确定）。x越大越好,如x=100时小齿轮转动了100度，圆也转动了100度，大齿轮只转动了1度，杠杆O2L也转动了1度。

3绳子EF得到的力：

物体M在斜面上产生的正压力通过杠杠、齿轮、绳子EF传到物体M上，杠杠初始时与水平面成的角度为β，0＜β＜45o（当0＜β＜90o同样成立，但证明“L2-L1＞0”时比较困难）。物体M在杠杆O2L上产生的正压力F，F=Mgcosβ，物体M与O2的距离S。根据杠杆原理，绳子EF得到的力f，f=FScosβ/R＝SMgcos2β/R。

4物体沿斜面向上运动时受到的阻力：

物体向上运动时受到的阻力来自于摩擦力和下滑力

4.1摩擦力：本机械装置都是滚动摩擦，滚动摩擦系数一般在千分之几，这里的轮子（轴承、滑轮、齿轮）一共不足十个，摩擦系数合计小于十分之一，即产生的摩擦力N1，N1＜Mg/10，取N1=Mg/10

4.2下滑力：物体的下滑力N2，N2=Mgsinβ

4.3阻力N：N=N1+N2 = Mg/10+ Mgsinβ＜Mg，取N=Mg

5物体在斜面上静止时的位置：

当物体的质量不变时，物体在斜面上产生的正压力是定值，随着杠杠长度增加正压力产生的自身力同时增大。当动力距与阻力距相等时物体M在斜面上静止，根据杠杠原理有FScosβ＝RN，MgScos2β=RMg，S=R/cos2β。物体在杠杠上静止时，物体M与O2距离为S，S=R/cos2β。

6自身力使物体高度增加

6.1杠杠沿逆时针转动时物体上升的高度

6.1.1物体能够沿斜面向上运动

物体在斜面上首先是静止状态（与O1的距离为s），接着才能沿斜面向上运动

当圆O2(也是斜面O2L)沿逆时针转动α度时，其中α≥1，（α+β＜90o,否则斜面反向，不成立)，物体在斜面上初始时那点应转动的弧长L1，L1=2πSα/360。这时E点在圆周上转动的方向是顺时针，转动弧长（也是物体沿斜面向上运动距离）L2，L2=2πRxα/360，所以L2-L1=2πRxα/360-2πSα/360=2πRxα/360-2πRα/360cos2β=2πRα(xcos2β-1)/360cos2β。有0＜β＜45o，α≥1o,则x≥100，显然xcos2β-1＞0，得L2-L1＞0。即α≥1o时物体沿斜面向上运动距离约L2长度。

6.1.2物体在斜面上逆时针转动高度增加

杠杠转动前物体所在垂直高度H1，H1=Ssinβ，杠杠沿逆时针转动α度后，物体与O2的距离为(S+ L2)。这时物体所在垂直高度H2,H2=(S+L2)sin(α+β),向上运动垂直高度H，H=H2-H1=(S+L2)sin(α+β)-Ssinβ=Ssin(α+β)+L2sin(α+β)–Ssinβ=Rsin(α+β)/cos2β+2πRxαsin(α+β)/360- Rsinβ/cos2β,因为0＜β＜45o，α+β＜90o， 显然H＞0。所以当圆O2沿逆时针转动α度时，物体M沿斜面上向上运动,高度增加。

6.2物体在斜面上顺时针转动高度增加

与6.1同理，当圆O2沿顺时针转动γ度时(β＞γ,若β＜γ失去意义)，物体M在斜面上的高度增加,增加高度h,h=(S+ l2)sin(β-γ)-Ssinβ=Ssin(β-γ)+l2sin(β-γ)–Ssinβ= Rsin(β-γ)/cos2β+ 2πRxγsin(β-γ)/360- Rsinβ/cos2β, 显然h＞0.所以当O2沿顺时针转动γ度时，物体M沿斜面向上运动,高度增加。

7结论

通过以上推理可知：正压力转变成自身力时，自身力随着斜面长度增加，自身力相应地增大，斜面的长度到一定时，阻力、下滑力被抵消，自身力能使物体沿斜面向上运动，得出结论：物体在斜面上的能量发生变化。