Золотое правило

Значит, и здесь, сколько выигрываем в силе, столько же теряем в скорости.

Великий закон

Выигрыш в силе, получаемый при помощи машин, возбудил у изобретателей желание придумать «вечный двигатель». Эта машина, раз пущенная в ход, должна бы вечно продолжать свое движение.

На первый взгляд кажется, будто построить «вечный двигатель» нетрудно.

Возьмем, например, обыкновенное водяное колесо с черпаками, укрепленными на его ободе. Оно вращается под действием тяжести воды, наполняющей верхние черпаки и выливающейся из нижних.

Многим изобретателям казалось, что стоит к такому колесу присоединить насос — и «вечный двигатель» готов!

Насос, приводимый в действие колесом, должен накачивать воду в верхние черпаки. Вода своей тяжестью будет вращать колесо, а колесо заставит насос накачивать воду.

Вполне понятно, что такое колесо само по себе не может прийти в движение. Если же заставить его вращаться посторонней силой и затем предоставить самому себе, то оно очень скоро остановится.

Придумывали и другие устройства. Но ни одно из них не могло двигаться само по себе без действия на него силы.

Ученые давно поняли, что, как бы остроумно ни был устроен «вечный двигатель», действовать он не будет. И причина невозможности «вечного движения»— «золотое правило» механики. Чтобы понять это, нужно только выразить «золотое правило» в другой форме.

Поднимая груз, мы совершаем работу. Величина работы зависит от силы, приложенной к грузу, и высоты, на которую он поднят. Подняв 1 килограмм на высоту 1 метра, мы совершим работу, равную 1 килограммометру. Если 3 килограмма подняты на 2 метра, то совершена работа в 2 X 3 = 6 килограммометров. Работа измеряется произведением силы на расстояние, пройденное телом под ее действием.

Теперь представим себе, что человек поднимает груз при помощи полиспаста, позволяющего в восемь раз выиграть в силе. Сила руки в восемь раз меньше силы тяжести, действующей на груз. Но зато расстояние, проходимое ею, в восемь раз больше расстояния, проходимого грузом.

Следовательно, работа, совершаемая силой руки, одинакова с работой силы тяжести.

Поэтому «золотое правило» можно выразить в такой форме: «никакая машина не может дать выигрыша в работе».

Когда насос накачивает воду в верхние черпаки водяного колеса, он совершает такую же работу, какую может произвести вода, вращающая колесо. Поэтому такой «вечный двигатель», даже если бы не было трения, не мог бы производить какую-либо работу.

Герон в своем «золотом правиле» выразил в несовершенном виде великий физический закон: «энергия не создается и не уничтожается, она лишь переходит из одной формы в другую».