Ο μαγνητικός τροχός του Maxwell

Ο Άγγλος φυσικός Τζέιμς Κλαρκ Μάξγουελ, ο οποίος έζησε το 1831-79, είναι περισσότερο γνωστός για τη διατύπωση του συστήματος εξισώσεων που κρύβεται πίσω από την ηλεκτροδυναμική — και τη χρήση του για την πρόβλεψη της ύπαρξης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ωστόσο, αυτό δεν είναι όλα τα σημαντικά του επιτεύγματα. Ο Maxwell ασχολήθηκε επίσης με τη θερμοδυναμική, συμπεριλαμβανομένου. έδωσε την έννοια του περίφημου «δαίμονα» που κατευθύνει την κίνηση των μορίων αερίου και εξήγαγε έναν τύπο που περιγράφει την κατανομή των ταχυτήτων τους. Μελέτησε επίσης τη σύνθεση χρωμάτων και εφηύρε μια πολύ απλή και ενδιαφέρουσα συσκευή για να επιδείξει έναν από τους πιο βασικούς νόμους της φύσης - την αρχή της διατήρησης της ενέργειας. Ας προσπαθήσουμε να γνωρίσουμε καλύτερα αυτήν τη συσκευή.

Η αναφερόμενη συσκευή ονομάζεται τροχός ή εκκρεμές του Maxwell. Θα ασχοληθούμε με δύο εκδοχές του. Το πρώτο θα εφευρεθεί από τον Maxwell - ας το ονομάσουμε κλασικό, στο οποίο δεν υπάρχουν μαγνήτες. Αργότερα θα συζητήσουμε την τροποποιημένη έκδοση, η οποία είναι ακόμα πιο εκπληκτική. Όχι μόνο θα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και τις δύο επιλογές επίδειξης, π.χ. πειράματα ποιότητας, αλλά και για τον προσδιορισμό της αποτελεσματικότητάς τους. Αυτό το μέγεθος είναι μια σημαντική παράμετρος για κάθε κινητήρα και μηχανή εργασίας.

Ας ξεκινήσουμε με την κλασική έκδοση του τροχού του Maxwell.

Λύγκας. ένας. Η κλασική έκδοση του τροχού Maxwell: 1 - οριζόντια μπάρα, 2 - ισχυρό σπείρωμα, 3 - άξονας, 4 - τροχός με υψηλή ροπή αδράνειας.

Η κλασική έκδοση του τροχού Maxwell φαίνεται στην Εικ. Σύκο. 1. Για να το φτιάξουμε, στερεώνουμε μια ισχυρή ράβδο οριζόντια - μπορεί να είναι μια βούρτσα-ραβδί δεμένη στο πίσω μέρος μιας καρέκλας. Στη συνέχεια, πρέπει να προετοιμάσετε έναν κατάλληλο τροχό και να τον βάλετε ακίνητο σε έναν λεπτό άξονα. Στην ιδανική περίπτωση, η διάμετρος του κύκλου θα πρέπει να είναι περίπου 10-15 cm και το βάρος πρέπει να είναι περίπου 0,5 kg. Είναι σημαντικό σχεδόν ολόκληρη η μάζα του τροχού να πέφτει στην περιφέρεια. Με άλλα λόγια, ο τροχός να έχει ελαφρύ κέντρο και βαρύ χείλος. Για το σκοπό αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν μικρό τροχό με ακτίνες από ένα καροτσάκι ή ένα μεγάλο τσίγκινο καπάκι από ένα δοχείο και να τα φορτώσετε γύρω από την περιφέρεια με τον κατάλληλο αριθμό στροφών σύρματος. Ο τροχός τοποθετείται ακίνητος σε ένα λεπτό άξονα στο μισό του μήκους του. Ο άξονας είναι ένα κομμάτι σωλήνα ή ράβδου αλουμινίου με διάμετρο 8-10 mm. Ο ευκολότερος τρόπος είναι να ανοίξετε μια τρύπα στον τροχό με διάμετρο 0,1-0,2 mm μικρότερη από τη διάμετρο του άξονα ή να χρησιμοποιήσετε μια υπάρχουσα οπή για να τοποθετήσετε τον τροχό στον άξονα. Για καλύτερη σύνδεση με τον τροχό, ο άξονας μπορεί να αλείψει με κόλλα στο σημείο επαφής αυτών των στοιχείων πριν πιέσετε.

Και στις δύο πλευρές του κύκλου δένουμε στον άξονα τμήματα λεπτής και δυνατής κλωστής μήκους 50-80 εκ. Ωστόσο, πιο αξιόπιστη στερέωση επιτυγχάνεται τρυπώντας τον άξονα και στις δύο άκρες με ένα λεπτό τρυπάνι (1-2 χιλιοστά) κατά μήκος της διαμέτρου του, εισάγοντας ένα νήμα μέσα από αυτές τις τρύπες και δένοντάς το. Δένουμε τις υπόλοιπες άκρες της κλωστής στη βέργα και κρεμάμε έτσι τον κύκλο. Είναι σημαντικό ο άξονας του κύκλου να είναι αυστηρά οριζόντιος και τα νήματα να είναι κάθετα και ομοιόμορφα σε απόσταση από το επίπεδό του. Για πληρότητα των πληροφοριών, θα πρέπει να προστεθεί ότι μπορείτε επίσης να αγοράσετε έναν έτοιμο τροχό Maxwell σε εταιρείες που πωλούν βοηθήματα διδασκαλίας ή εκπαιδευτικά παιχνίδια. Στο παρελθόν, χρησιμοποιήθηκε σχεδόν σε κάθε σχολικό εργαστήριο φυσικής. 

Πρώτα πειράματα

Ας ξεκινήσουμε με την κατάσταση όταν ο τροχός κρέμεται στον οριζόντιο άξονα στη χαμηλότερη θέση, δηλ. και τα δύο νήματα ξετυλίγονται εντελώς. Πιάνουμε τον άξονα του τροχού με τα δάχτυλά μας και στις δύο άκρες και τον περιστρέφουμε αργά. Έτσι, τυλίγουμε τα νήματα στον άξονα. Πρέπει να δώσετε προσοχή στο γεγονός ότι οι επόμενες στροφές του νήματος είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες - η μία δίπλα στην άλλη. Ο άξονας του τροχού πρέπει να είναι πάντα οριζόντιος. Όταν ο τροχός πλησιάσει τη ράβδο, σταματήστε το τύλιγμα και αφήστε τον άξονα να κινηθεί ελεύθερα. Υπό την επίδραση του βάρους, ο τροχός αρχίζει να κινείται προς τα κάτω και τα νήματα ξετυλίγονται από τον άξονα. Ο τροχός περιστρέφεται πολύ αργά στην αρχή, μετά όλο και πιο γρήγορα. Όταν τα νήματα ξεδιπλωθούν πλήρως, ο τροχός φτάνει στο χαμηλότερο σημείο του και τότε συμβαίνει κάτι εκπληκτικό. Η περιστροφή του τροχού συνεχίζεται προς την ίδια κατεύθυνση, και ο τροχός αρχίζει να κινείται προς τα πάνω και τα νήματα τυλίγονται γύρω από τον άξονά του. Η ταχύτητα του τροχού σταδιακά μειώνεται και τελικά γίνεται ίση με το μηδέν. Τότε ο τροχός φαίνεται να βρίσκεται στο ίδιο ύψος με πριν απελευθερωθεί. Οι επόμενες κινήσεις πάνω και κάτω επαναλαμβάνονται πολλές φορές. Ωστόσο, μετά από μερικές ή δεκάδες τέτοιες κινήσεις, παρατηρούμε ότι τα ύψη στα οποία ανεβαίνει ο τροχός γίνονται μικρότερα. Τελικά ο τροχός θα σταματήσει στη χαμηλότερη θέση του. Πριν από αυτό, είναι συχνά δυνατό να παρατηρηθούν ταλαντώσεις του άξονα του τροχού σε κατεύθυνση κάθετη προς το νήμα, όπως στην περίπτωση ενός φυσικού εκκρεμούς. Ως εκ τούτου, ο τροχός του Maxwell ονομάζεται μερικές φορές εκκρεμές.

Λύγκας. ένας. Οι κύριες παράμετροι του τροχού Maxwell: - βάρος, - ακτίνα τροχού, - ακτίνα άξονα, - βάρος τροχού με τον άξονα, - γραμμική ταχύτητα, ₀ - αρχικό ύψος.

Ας εξηγήσουμε τώρα γιατί ο τροχός Maxwell συμπεριφέρεται με αυτόν τον τρόπο. Τυλίγοντας τα νήματα στον άξονα, σηκώστε τον τροχό σε ύψος ₀ και δουλέψτε το (Σύκο. 2). Ως αποτέλεσμα, ο τροχός στην υψηλότερη θέση του έχει τη δυναμική ενέργεια της βαρύτητας _pεκφράζεται με τον τύπο [1]:

πού είναι η επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης.

Καθώς το νήμα ξετυλίγεται, το ύψος μειώνεται και μαζί με αυτό η δυναμική ενέργεια της βαρύτητας. Ωστόσο, ο τροχός ανεβάζει ταχύτητα και έτσι αποκτά κινητική ενέργεια. _kπου υπολογίζεται με τον τύπο [2]:

όπου είναι η ροπή αδράνειας του τροχού, και είναι η γωνιακή του ταχύτητα (= /). Στη χαμηλότερη θέση του τροχού (₀ = 0) η δυναμική ενέργεια είναι επίσης ίση με μηδέν. Αυτή η ενέργεια, ωστόσο, δεν πέθανε, αλλά μετατράπηκε σε κινητική ενέργεια, η οποία μπορεί να γραφτεί σύμφωνα με τον τύπο [3]:

Καθώς ο τροχός ανεβαίνει, η ταχύτητά του μειώνεται, αλλά το ύψος αυξάνεται και τότε η κινητική ενέργεια γίνεται δυναμική ενέργεια. Αυτές οι αλλαγές θα μπορούσαν να διαρκέσουν οποιοδήποτε χρόνο εάν δεν υπήρχε η αντίσταση στην κίνηση - αντίσταση αέρα, αντίσταση που σχετίζεται με την περιέλιξη του νήματος, η οποία απαιτεί λίγη εργασία και προκαλεί την επιβράδυνση του τροχού σε πλήρη ακινητοποίηση. Η ενέργεια δεν πιέζει, επειδή η εργασία που γίνεται για την υπέρβαση της αντίστασης στην κίνηση προκαλεί αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του συστήματος και σχετική αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία θα μπορούσε να ανιχνευθεί με ένα πολύ ευαίσθητο θερμόμετρο. Η μηχανική εργασία μπορεί να μετατραπεί σε εσωτερική ενέργεια χωρίς περιορισμό. Δυστυχώς, η αντίστροφη διαδικασία περιορίζεται από τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, και έτσι το δυναμικό και η κινητική ενέργεια του τροχού τελικά μειώνονται. Μπορεί να φανεί ότι ο τροχός του Maxwell είναι ένα πολύ καλό παράδειγμα για να δείξει τον μετασχηματισμό της ενέργειας και να εξηγήσει την αρχή της συμπεριφοράς του.

Αποτελεσματικότητα, πώς να την υπολογίσετε;

Η απόδοση οποιασδήποτε μηχανής, συσκευής, συστήματος ή διαδικασίας ορίζεται ως ο λόγος της ενέργειας που λαμβάνεται σε χρήσιμη μορφή. _u στην παραδοθείσα ενέργεια _d. Αυτή η τιμή εκφράζεται συνήθως ως ποσοστό, επομένως η απόδοση εκφράζεται με τον τύπο [4]:

                                                        .

Η αποτελεσματικότητα των πραγματικών αντικειμένων ή διεργασιών είναι πάντα κάτω από το 100%, αν και μπορεί και πρέπει να είναι πολύ κοντά σε αυτήν την τιμή. Ας επεξηγήσουμε αυτόν τον ορισμό με ένα απλό παράδειγμα.

Η ωφέλιμη ενέργεια ενός ηλεκτροκινητήρα είναι η κινητική ενέργεια της περιστροφικής κίνησης. Για να λειτουργήσει ένας τέτοιος κινητήρας, πρέπει να τροφοδοτείται από ηλεκτρική ενέργεια, για παράδειγμα, από μπαταρία. Όπως γνωρίζετε, μέρος της ενέργειας εισόδου προκαλεί θέρμανση των περιελίξεων ή απαιτείται για να ξεπεραστούν οι δυνάμεις τριβής στα ρουλεμάν. Επομένως, η χρήσιμη κινητική ενέργεια είναι μικρότερη από την ηλεκτρική ενέργεια εισόδου. Αντί για ενέργεια, οι τιμές του [4] μπορούν επίσης να αντικατασταθούν στον τύπο.

Όπως διαπιστώσαμε νωρίτερα, ο τροχός του Maxwell έχει τη δυναμική ενέργεια της βαρύτητας πριν αρχίσει να κινείται. _p. Μετά την ολοκλήρωση ενός κύκλου κινήσεων πάνω και κάτω, ο τροχός έχει επίσης βαρυτική δυναμική ενέργεια, αλλά σε χαμηλότερο ύψος. ₁έτσι υπάρχει λιγότερη ενέργεια. Ας υποδηλώσουμε αυτή την ενέργεια ως _P1. Σύμφωνα με τον τύπο [4], η απόδοση του τροχού μας ως μετατροπέα ενέργειας μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο [5]:

Ο τύπος [1] δείχνει ότι οι πιθανές ενέργειες είναι ευθέως ανάλογες με το ύψος. Όταν αντικαθιστάτε τον τύπο [1] στον τύπο [5] και λαμβάνετε υπόψη τα αντίστοιχα σημάδια ύψους και ₁, καταλαβαίνω ότι [6]:

Ο τύπος [6] καθιστά εύκολο τον προσδιορισμό της απόδοσης του κύκλου Maxwell - αρκεί να μετρήσετε τα αντίστοιχα ύψη και να υπολογίσετε το πηλίκο τους. Μετά από έναν κύκλο κινήσεων, τα ύψη μπορεί ακόμα να είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Αυτό μπορεί να συμβεί με έναν προσεκτικά σχεδιασμένο τροχό με μεγάλη ροπή αδράνειας ανυψωμένη σε σημαντικό ύψος. Έτσι θα πρέπει να κάνετε μετρήσεις με μεγάλη ακρίβεια, κάτι που θα είναι δύσκολο στο σπίτι με χάρακα. Είναι αλήθεια ότι μπορείτε να επαναλάβετε τις μετρήσεις και να υπολογίσετε τη μέση τιμή, αλλά θα έχετε το αποτέλεσμα πιο γρήγορα αφού εξαγάγετε έναν τύπο που λαμβάνει υπόψη την ανάπτυξη μετά από περισσότερες κινήσεις. Όταν επαναλαμβάνουμε την προηγούμενη διαδικασία για τους κύκλους οδήγησης, μετά την οποία ο τροχός θα φτάσει στο μέγιστο ύψος του _n, τότε ο τύπος απόδοσης θα είναι [7]:

ύψος _n μετά από μερικούς ή καμιά δεκαριά κύκλους κίνησης, είναι τόσο διαφορετικό από ₀ότι θα είναι εύκολο να το δεις και να το μετρήσεις. Η απόδοση του τροχού Maxwell, ανάλογα με τις λεπτομέρειες της κατασκευής του - μέγεθος, βάρος, τύπος και πάχος νήματος κ.λπ. - είναι συνήθως 50-96%. Μικρότερες τιμές λαμβάνονται για τροχούς με μικρές μάζες και ακτίνες που αιωρούνται σε πιο άκαμπτα νήματα. Προφανώς, μετά από έναν αρκετά μεγάλο αριθμό κύκλων, ο τροχός σταματά στη χαμηλότερη θέση, δηλ. _n = 0. Ο προσεκτικός αναγνώστης, ωστόσο, θα πει ότι τότε η απόδοση που υπολογίζεται από τον τύπο [7] είναι ίση με 0. Το πρόβλημα είναι ότι στην εξαγωγή του τύπου [7], υιοθετήσαμε σιωπηρά μια επιπλέον απλοποιητική υπόθεση. Σύμφωνα με τον ίδιο, σε κάθε κύκλο κίνησης ο τροχός χάνει το ίδιο μερίδιο από την τρέχουσα ενέργεια του και η απόδοσή του είναι σταθερή. Στη γλώσσα των μαθηματικών, υποθέσαμε ότι τα διαδοχικά ύψη σχηματίζουν μια γεωμετρική πρόοδο με πηλίκο. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν πρέπει να συμβαίνει μέχρι να σταματήσει τελικά ο τροχός σε χαμηλό ύψος. Αυτή η κατάσταση είναι ένα παράδειγμα ενός γενικού προτύπου, σύμφωνα με το οποίο όλοι οι τύποι, οι νόμοι και οι φυσικές θεωρίες έχουν περιορισμένο εύρος εφαρμογής, ανάλογα με τις υποθέσεις και τις απλουστεύσεις που υιοθετούνται στη διατύπωσή τους.

Μαγνητική έκδοση

Λύγκας. ένας. Μαγνητικός τροχός Maxwell: 1 - τροχός με υψηλή ροπή αδράνειας, 2 - άξονας με μαγνήτες, 3 - χαλύβδινος οδηγός, 4 - σύνδεσμος, 5 - ράβδος.

Τώρα θα ασχοληθούμε με τη μαγνητική έκδοση του τροχού Maxwell - παρουσιάζονται λεπτομέρειες κατασκευής Ρύζι. 3 και 4. Για να το συναρμολογήσετε, θα χρειαστείτε δύο κυλινδρικούς μαγνήτες νεοδυμίου με διάμετρο 6-10 mm και μήκος 15-20 mm. Θα φτιάξουμε τον άξονα του τροχού από σωλήνα αλουμινίου με εσωτερική διάμετρο ίση με τη διάμετρο των μαγνητών. Το τοίχωμα του σωλήνα πρέπει να είναι αρκετά λεπτό

1 mm. Εισάγουμε τους μαγνήτες στο σωληνάριο, τοποθετώντας τους σε απόσταση 1-2 mm από τα άκρα του και τους κολλάμε με εποξειδική κόλλα, όπως το Poxipol. Ο προσανατολισμός των πόλων των μαγνητών δεν έχει σημασία. Κλείνουμε τα άκρα του σωλήνα με μικρούς δίσκους αλουμινίου, που θα κάνουν τους μαγνήτες αόρατους, και ο άξονας θα μοιάζει με συμπαγή ράβδο. Οι προϋποθέσεις που πρέπει να πληροί ο τροχός και ο τρόπος τοποθέτησης του είναι οι ίδιες με πριν.

Για αυτήν την έκδοση του τροχού, είναι επίσης απαραίτητο να κατασκευαστούν χαλύβδινοι οδηγοί από δύο τμήματα που είναι εγκατεστημένα παράλληλα. Ένα παράδειγμα του μήκους των οδηγών, βολικό σε πρακτική χρήση, είναι 50-70 εκ. Τα λεγόμενα κλειστά προφίλ (κοίλο στο εσωτερικό) ενός τετράγωνου τμήματος, η πλευρά του οποίου έχει μήκος 10-15 mm. Η απόσταση μεταξύ των οδηγών πρέπει να είναι ίση με την απόσταση των μαγνητών που βρίσκονται στον άξονα. Τα άκρα των οδηγών στη μία πλευρά πρέπει να λιμάρονται σε ημικύκλιο. Για καλύτερη συγκράτηση του άξονα, κομμάτια μιας χαλύβδινης ράβδου μπορούν να πιεστούν στους οδηγούς μπροστά από τη λίμα. Τα υπόλοιπα άκρα και των δύο σιδηροτροχιών πρέπει να στερεωθούν στον σύνδεσμο της ράβδου με οποιονδήποτε τρόπο, για παράδειγμα, με μπουλόνια και παξιμάδια. Χάρη σε αυτό, αποκτήσαμε μια άνετη λαβή που μπορεί να κρατηθεί στο χέρι σας ή να στερεωθεί σε ένα τρίποδο. Η εμφάνιση ενός από τα κατασκευασμένα αντίγραφα του μαγνητικού τροχού του Maxwell δείχνει ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ 1.

Για να ενεργοποιήσετε τον μαγνητικό τροχό του Maxwell, τοποθετήστε τα άκρα του άξονά του στις επάνω επιφάνειες των σιδηροτροχιών κοντά στον σύνδεσμο. Κρατώντας τους οδηγούς από τη λαβή, γείρετε τους διαγώνια προς τα στρογγυλεμένα άκρα. Στη συνέχεια, ο τροχός αρχίζει να κυλά κατά μήκος των οδηγών, σαν να βρίσκεται σε κεκλιμένο επίπεδο. Όταν φτάνουν τα στρογγυλά άκρα των οδηγών, ο τροχός δεν πέφτει, αλλά κυλάει πάνω τους και

Λύγκας. ένας. Λεπτομέρειες του σχεδιασμού του μαγνητικού τροχού του Maxwell φαίνονται στην αξονική τομή:

1 - τροχός με υψηλή ροπή αδράνειας, 2 - άξονας σωλήνα αλουμινίου, 3 - κυλινδρικός μαγνήτης νεοδυμίου, 4 - δίσκος αλουμινίου.

κάνει μια εκπληκτική εξέλιξη - τυλίγει τις κάτω επιφάνειες των οδηγών. Ο περιγραφόμενος κύκλος κινήσεων επαναλαμβάνεται πολλές φορές, όπως η κλασική εκδοχή του τροχού του Maxwell. Μπορούμε ακόμη και να ρυθμίσουμε τις ράγες κάθετα και ο τροχός θα συμπεριφέρεται ακριβώς το ίδιο. Η διατήρηση του τροχού στις επιφάνειες οδήγησης είναι δυνατή λόγω της έλξης του άξονα με μαγνήτες νεοδυμίου που κρύβονται σε αυτόν.

Εάν, σε μεγάλη γωνία κλίσης των οδηγών, ο τροχός ολισθαίνει κατά μήκος τους, τότε τα άκρα του άξονά του πρέπει να τυλιχτούν με ένα στρώμα λεπτόκοκκου γυαλόχαρτου και να κολληθούν με κόλλα Butapren. Με αυτόν τον τρόπο, θα αυξήσουμε την τριβή που απαιτείται για να εξασφαλίσουμε κύλιση χωρίς ολίσθηση. Όταν κινείται η μαγνητική έκδοση του τροχού Maxwell, συμβαίνουν παρόμοιες αλλαγές στη μηχανική ενέργεια, όπως στην περίπτωση της κλασικής έκδοσης. Ωστόσο, η απώλεια ενέργειας μπορεί να είναι κάπως μεγαλύτερη λόγω της τριβής και της αντιστροφής της μαγνήτισης των οδηγών. Για αυτήν την έκδοση του τροχού, μπορούμε επίσης να προσδιορίσουμε την απόδοση με τον ίδιο τρόπο που περιγράφηκε προηγουμένως για την κλασική έκδοση. Θα είναι ενδιαφέρον να συγκρίνουμε τις λαμβανόμενες τιμές. Είναι εύκολο να μαντέψει κανείς ότι οι οδηγοί δεν χρειάζεται να είναι ίσιοι (μπορεί να είναι, για παράδειγμα, κυματιστές) και τότε η κίνηση του τροχού θα είναι ακόμα πιο ενδιαφέρουσα.

και αποθήκευση ενέργειας

Τα πειράματα που έγιναν με τον τροχό Maxwell μας επιτρέπουν να βγάλουμε αρκετά συμπεράσματα. Το πιο σημαντικό από αυτά είναι ότι οι ενεργειακοί μετασχηματισμοί είναι πολύ συνηθισμένοι στη φύση. Υπάρχουν πάντα οι λεγόμενες απώλειες ενέργειας, οι οποίες στην πραγματικότητα είναι μετασχηματισμοί σε μορφές ενέργειας που δεν είναι χρήσιμες για εμάς σε μια δεδομένη κατάσταση. Για το λόγο αυτό, η απόδοση των πραγματικών μηχανών, συσκευών και διαδικασιών είναι πάντα μικρότερη από 100%. Γι' αυτό είναι αδύνατο να κατασκευαστεί μια συσκευή που, μόλις τεθεί σε κίνηση, θα κινείται για πάντα χωρίς εξωτερική παροχή ενέργειας απαραίτητη για την κάλυψη των απωλειών. Δυστυχώς, στον XNUMXο αιώνα, δεν το γνωρίζουν όλοι αυτό. Γι' αυτό, κατά καιρούς, το Γραφείο Διπλωμάτων Ευρεσιτεχνίας της Δημοκρατίας της Πολωνίας λαμβάνει ένα προσχέδιο εφεύρεσης του τύπου «Universal συσκευή για οδήγηση μηχανών», χρησιμοποιώντας την «ανεξάντλητη» ενέργεια των μαγνητών (μάλλον συμβαίνει και σε άλλες χώρες). Φυσικά, τέτοιες αναφορές απορρίπτονται. Η αιτιολόγηση είναι σύντομη: η συσκευή δεν θα λειτουργήσει και δεν είναι κατάλληλη για βιομηχανική χρήση (επομένως δεν πληροί τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την απόκτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας), επειδή δεν συμμορφώνεται με τον βασικό νόμο της φύσης - την αρχή της διατήρησης της ενέργειας.

Φωτογραφία 1. Εμφάνιση ενός από τους μαγνητικούς τροχούς του Maxwell.

Οι αναγνώστες μπορεί να παρατηρήσουν κάποια αναλογία μεταξύ του τροχού του Maxwell και του δημοφιλούς παιχνιδιού που ονομάζεται γιο-γιο. Στην περίπτωση του γιο-γιο, η απώλεια ενέργειας αναπληρώνεται από την εργασία του χρήστη του παιχνιδιού, ο οποίος ανεβοκατεβαίνει ρυθμικά το πάνω άκρο της χορδής. Είναι επίσης σημαντικό να συμπεράνουμε ότι ένα σώμα με μεγάλη ροπή αδράνειας είναι δύσκολο να περιστραφεί και δύσκολο να σταματήσει. Επομένως, ο τροχός του Maxwell ανεβάζει αργά ταχύτητα όταν κινείται προς τα κάτω και επίσης τη μειώνει αργά καθώς ανεβαίνει. Οι κύκλοι πάνω και κάτω επαναλαμβάνονται επίσης για μεγάλο χρονικό διάστημα πριν σταματήσει τελικά ο τροχός. Όλα αυτά γιατί σε έναν τέτοιο τροχό αποθηκεύεται μεγάλη κινητική ενέργεια. Ως εκ τούτου, εξετάζονται έργα για τη χρήση τροχών με μεγάλη ροπή αδράνειας και προηγουμένως τέθηκαν σε πολύ γρήγορη περιστροφή, ως ένα είδος «συσσωρευτή» ενέργειας, που προορίζεται, για παράδειγμα, για πρόσθετη κίνηση οχημάτων. Στο παρελθόν, οι ισχυροί σφόνδυλοι χρησιμοποιούνταν σε ατμομηχανές για να παρέχουν πιο ομοιόμορφη περιστροφή και σήμερα αποτελούν επίσης αναπόσπαστο μέρος των κινητήρων εσωτερικής καύσης των αυτοκινήτων.