Zadanie
Marek už veľmi dlho túži vidieť perpetuum mobile, je to jeho celoživotný sen. Danko mu chcel spraviť radosť a tak zo skrine vytiahol vlastnoručne vyrobené perpetuum mobile. Model pozostáva z pingpongovej loptičky, šmýkačky a vodného stĺpca. Loptička zíde po šmýkačke, čím generuje energiu (ako napríklad lopatky na vodných mlynoch). Keď zíde dole, napojí sa na vodný stĺpec, ktorý ju, vďaka jej malej hustote, vynesie naspäť hore na začiatok šmýkačky. Loptička takto môže chodiť donekonečna a navždy generovať energiu. Marek sa však len smutne pozrel a zhodnotil, že toto perpetuum mobile určite nie je. Viete prečo? Vysvetlite, prečo tento model nemôže byť perpetuum mobile a zdôvodnite jeho komplikácie.
Problém tohto perpetuum mobile je v tom, že loptička sa nemá ako napojiť na vodný stĺpec. Napojenie by sme mohli chcieť spraviť nejak tak, že na boku stĺpca je nejaká dierka, ktorou sa loptička vkotúľa dnu. Aj keby sa nám podarilo zabezpečiť, že voda sa tadiaľ nevyleje, pri pokuse prepchať ňou loptičku narazíme na odpor – nejakú silu pôsobiacu na loptičku, ktorú by bolo treba prekonať, aby sa loptička dostala dnu. Pokiaľ by sme sa loptičku snažili dostať do stĺpca zospodu, je asi jasné, čo by nám v tom bránilo. Vložením loptičky by sme vytlačili vodu hore, a teda by bolo treba dodať energiu na prekonanie gravitačnej sily pôsobiacej na vodu (zmení sa na potenciálnu). Táto sila, ktorou pôsobí voda na predmety v nej, je spôsobená hydrostatickým tlakom. No a jedným známym faktom je, že vďaka spôsobu, akým interagujú častice kvapalín, pôsobí hydrostatický tlak nielen priamo nadol, ale aj všetkými inými smermi, teda aj na loptičku vchádzajúcu do vodného stĺpca zboku. Tento fakt si vieme vysvetliť aj tak, že keď loptičku do stĺpca vsunieme zboku, stále musí svojím objemom vytlačiť vodu smerom nahor, čo dokáže práve vďaka vlastnosti vody, ktorá vie meniť svoj tvar.
Samozrejme, že tento príklad by sa mohol dať odbiť argumentom, že ak by toto perpetuum mobile fungovalo, tak by porušovalo zákon zachovania energie, ktorý hovorí, že energiu nevieme len tak „vyrobiť z ničoho“. To nám ale ako riešenie nestačí, zaujíma nás kde sa pri tomto procese energia spotrebuje, aby bol tento zákon dodržaný – to je práve prekonávanie hydrostatického tlaku. Tiež by sa dalo tvrdiť, že nebude možné toto perpetuum mobile zostrojiť z iných praktických dôvodov. Napríklad lebo sa nedá urobiť dierka, ktorou nebude unikať voda, alebo že bude vznikať nejaké trenie, keď chceme dostať loptičku zo stĺpca na šmykľavku. Tieto problémy sa však dajú prekonať, trenie alebo podobné výdavky energie sú konštantné, no získanú energiu vieme ľahko znásobiť napríklad zväčšením stĺpca vody. Problém s dierkou vieme zase vyriešiť napríklad tak, že namiesto loptičky použijeme plastovú trubku uzavretú do kruhu alebo celý pás loptičiek za sebou. Tak by bola dierka vždy vyplnená.
Diskusia
Tu môžte voľne diskutovať o riešení, deliť sa o svoje kusy kódu a podobne.
Pre pridávanie komentárov sa musíš prihlásiť.