永动机三大定律（从永动机看能量）

历史上有不少人有过这样美好的愿望：制造一种不需要动力的机器，它可以源源不断的对外界提供能量，这样可以无中生有的创造出巨大的财富来。在欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出的“魔轮”：第一类永动机。

轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。于是，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下，便停下来。

第一类永动机是最古老的永动机概念，这一类永动机试图以机械的手段在不获取能源的前提下使体系持续地向外界输出能量。永动机的想法起源于印度，公元1200年前后，这种思想从印度传到了伊斯兰教世界，并从这里传到了西方。永动机的总能量保持不变，同时钢珠碰撞时能量损耗非常大，把总能量消耗掉了。

能量如同质量一般，不会无中生有或无故消失，但它能够改变形式。从物理意义上来说，势能表示了物体在特定位置上所储存的能量，描述了作功能力的大小。在适当的情况下，势能可以转化为诸如动能、内能等其他能量。

物体由于地球的吸引而受到的力叫重力。重力的施力物体是地心。重力的方向总是竖直向下。物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比，计算公式是：G=mg，g为重力加速度，重力随着纬度大小改变而改变。重力作用在物体上的作用点叫重心。这个概念只适用于地面附近。

重力势能是物体因为重力作用而拥有的能量，对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定。物体的质量越大、相对的位置越高、做的功越多，从而使物体具有的重力势能变大，它的表达式为：Ep=mgh。

动能是物质运动时所得到的能量。由于运动是相对的，动能也是相对于某参照系而言。同一物体在不同的参照系会有不同的速率，也就是有不同的动能。

这里讲一下运动过程，过山车在坡的顶端的时候，速度最小，动能最小。当开始下坡时，有了速度，就有了动能。下坡时，速度越来越快，动能越来越大。

水坝利用水在高处的势能转化为动能，水坝是建筑在溪流、河流和河口的屏障，用来防止洪水泛滥、生产水力发电、储水作饮食或灌溉之用。在河流中上流建造的短距离人工高耸河堤作用主要功能并非防止水患，而是为了集结河水，把水汇集在堤，将河谷淹没后形成水库。

所以有了能量守恒定律。孤立系统的总能量保持不变，一个物体所含的总能量基于其质量，能量如同质量一般，不会无中生有或无故消失，但它能够改变形式。

今天的知识你学会了么？