Una delle invenzioni più ricercate a livello tecnologico sono quei tipi di apparecchi (macchine in primis) che funzionano con moto perpetuo.
In poche parole che producano energia infinita...dal nulla.
Una delle prime idee fu un dispositivo costituito da un
nastro trasportatore continuo con attaccate delle coppe.
Le coppe da un lato contengono un peso (palle), dall'altro lato sono vuote.
Il peso spinge il nastro verso il basso; quando arrivano in fondo, le palle rotolano fuori dalle coppe e vengono immesse in un apparecchio a spirale che le riporta nuovamente in alto. La spirale continua a girare grazie alla rotazione del nastro, al quale è collegata mediante ingranaggi.
Cioè con questo sistema si credeva che l'intero apparecchio continuasse a girare (producendo energia gratuitamente), senza aver bisogno di un motore.
Ovviamente ciò contraddiceva il principio di conservazione dell'energia (in un sistema isolato non è possibile produrre più energia di quanto sia quella impiegata; ciò che si può fare è trasportarla o trasformarla).
L'energia in realtà appare sotto forma di calore: quando l'energia motrice iniziale si trasforma in calore, la macchina si ferma.
Chiunque cerchi di produrre energia senza carburante entra in conflitto con questo principio.
Il secondo principio della termodinamica, afferma che l'energia dissipata sotto forma di calore non è possibile riportarla alla forma precedente, a meno di non consumarne altrettanta nel processo di conversione.
Chiunque cerchi di produrre macchinari che funzionano senza carburante e quindi a moto perpetuo, deve confrontarsi con questo principio (ed anche con quello di prima sulla conservazione dell'energia).
Nei sistemi reali infatti, l'energia è sempre dissipata (generalmente sotto forma di attrito), ciò lentamente logora l'energia che produce il movimento.
Nel caso del nastro trasportatore, l'energia prodotta dalla caduta delle palle è inferiore alla somma dell'energia necessaria per far funzionare il meccanismo (e di quella dissipata come calore che viene inevitabilmente prodotto).
Le palle in risalita dunque, si fermerebbero prima di giungere a destinazione.
Un altro matematico (Hermann Bondi) provò a modificare il sistema: anche qui nastro
trasportatore con coppe disposte ad intervalli regolari che però all'interno contengono
atomi e non palle.
Coppe a sinistra contengono atomi eccitati, quelle a destra atomi nel loro stato fondamentale.
Il funzionamento si basa sulla nota relazione di Einstein:
Cioè all'energia corrisponde una massa.
La massa ha ovviamente un peso e gli atomi eccitati avendo energia maggiore...pesano di più (anche se le variazioni sono minuscole).
La distribuzione asimmetrica del peso fa ruotare il nastro (gli atomi più pesanti provocano una discesa da quella parte, per via della gravità), inoltre è presente anche un congegno che induce gli atomi eccitati a liberare la loro energia sotto forma di fotoni.
Quando le coppe raggiungono il lato sinistro, gli atomi si trovano nel livello fondamentale più leggero con i fotoni che vengono indirizzati verso la parte alta dell'apparecchio, dove vengono riflessi nelle coppe in arrivo ed utilizzati per eccitare nuovamente gli atomi.
Quindi mentre il nastro trasportatore continua a girare, gli atomi a destra rimangono sempre eccitati e quelli a sinistra sempre nel loro stato fondamentale. La condizione di asimmetria è mantenuta quindi verrebbe generata elettricità all'infinito, senza carburante.
In realtà la deformazione temporale gravitazionale impedisce a questo ingegnoso meccanismo di produrre energia all'infinito perchè è la stessa gravità che agisce sui fotoni emessi, privandoli di parte della loro energia).
Più precisamente, l'energia liberata in basso non è sufficiente a produrre l'eccitazione degli atomi in alto dunque l'energia mancante dovrebbe corrispondere ipoteticamente all'energia prodotta dalla macchina.
Mentre i fotoni cercano di portarsi verso la parte superiore dell'apparecchio vengono indeboliti, perdendo energia (in alto avranno un'energia inferiore rispetto a quella di emissione e dunque non sono in grado di eccitare gli atomi allo stesso modo della volta precedente).
Il nastro trasportatore rallenterà progressivamente sino a fermarsi.
Facendo un paragone più vicino alla vita di tutti i giorni è come se una ruota avesse al suo interno degli spazi nei quali delle monete possono scivolare allontanandosi ed avvicinandosi dal centro della ruota per forza di gravità. In questo modo in un lato della ruota i gettoni sono sempre più lontani dal centro rispetto al lato opposto, generando una maggiore torsione della ruota.
Ciò dovrebbe facilitare la rotazione della ruota una volta avviata ed aumentare il tempo che questa è in grado di restare in movimento senza mai farla fermare.
Ipoteticamente questa ruota potrebbe essere usata come una turbina per generare elettricità senza bisogno di alcuna energia.
Ma ci sono dei problemi.
Questa macchina non funziona all'infinito per via dell’attrito presente nell’asse di rotazione della ruota, che senza l’impiego di ulteriore energia porterebbe all’arresto qualsiasi ruota messa in moto.
La forza N che il basamento esercita sulla ruota è verticale e ha lo stesso valore del peso, ma è applicata anteriormente rispetto al centro della circonferenza (e quindi rispetto alla retta di azione del peso) di una distanza pari al coefficiente di attrito volvente.
La coppia antagonista al rotolamento è dunque costituita dalle due forze N e F=mg, separate da un braccio di valore b.
Tornando all'esempio di prima, come se non bastasse, in una ruota, il suo centro di gravità è anche l’asse di rotazione.
Se aggiungiamo una sola moneta alla ruota, questa ruoterà fino a quanto il nuovo centro di gravità si troverà alla posizione più bassa possibile. Aggiungendo pian piano altre monete quello che succederà è che la ruota si metterà in movimento fino a quando l’attrito non la rallenterà abbastanza da impedire alla velocità di rotazione di vincere la forza di gravità e quindi fermare la ruota nella posizione dove il centro di gravità è nella posizione più bassa.
Più volte nella storia è stata dichiarata l’invenzione di macchine dal moto perpetuo, coma la ruota sbilanciata di Bhaskara nel 12° secolo o la campana elettrica di Oxford che viene spinta avanti ed indietro dalle cariche elettriche.
Sono state talmente tante le invenzioni di moto perpetuo che l’ufficio brevetti americano ha smesso di concedere brevetti a macchine di moto perpetuo che non riescono a presentare un prototipo funzionante, così come ogni altra invenzione che violi le leggi della fisica.
Si può identificare una spiegazione univoca che rende impossibile l’esistenza di macchine a moto perpetuo, la già citata legge di conservazione dell’energia, secondo la quale l’energia non può essere create o distrutta, ma solo trasformata.
Ogni congegno in grado di generare moto, luce o calore lo fa trasformando un’altra fonte di energia (carburante in questo caso).
Chromecast, dispositivo che consente di inviare in streaming quando visualizzato su smartphone, desktop, etc.
