כיצד להשיג אנרגיה חופשית מטוטלת

בפוסט זה ננסה להבין כיצד ניתן להשתמש במנגנון מטוטלת להשגת יתר חסינות וליצור חשמל בצורה של אנרגיה חופשית.

עקרון עבודה מטוטלת

כולנו יודעים וראינו באופן מעשי כיצד מטוטלת עובדת או מתנודדת. מבחינה טכנית ניתן להגדירו כמנגנון המורכב מפיר בעל משקל תלוי בקצהו התחתון, וקצהו העליון של הפיר תלוי מעל ציר קבוע, כך שכאשר נותנים למשקל דחיפה ידנית, הפיר הוא נאלץ בתנועה מתנודדת לרוחב שבה נקודת הציר חווה תזוזה מינימאלית או אפסית לעומת קצה המשקל שעובר תזוזה יחסית מקסימאלית בזמן התנודה.

מטוטלת יכולה להיחשב כאחד המנגנונים היעילים ביותר, ממש כמו מנגנון המנוף שיש בו פוטנציאל לייצר תפוקת 'עבודה' שעשויה להיות גבוהה בהרבה מה'עבודה 'שנעשתה בכניסה.

ניתן להעיד על כך העובדה שמטוטלת מסוגלת לקיים פעולה מתנדנדת חזקה לתקופה ארוכה מאוד גם עם כמות לא מבוטלת של כוח המופעלת באמצעות לחיצה ידנית עליה. היחס הגבוה של עבודות קלט ופלט שבוצעו על ידי מטוטלת מושג עקב שני כוחות חיצוניים הפועלים על המערכת, כלומר כוח הכבידה וכוח הצנטריפוגלי.

יחס עבודת תפוקת הקלט

ניתן להסיק את יחס העבודה קלט לפלט על ידי עיון בדוגמה פשוטה זו:

נניח שמטוטלת נמצאת במנוחה במרכז כוח המשיכה שלה. נניח שדחיפה חיצונית מוחלת על מסת המטוטלת כך שהיא נעקרת בתנועה זוויתית כלשהי כלפי מעלה למרחק של נניח 4 אינץ ', אולם בשל השפעת כוח המשיכה המסה מנסה להחזיר את מצבה ובתוך כך עוברת המטוטלת. תנועה הפוכה עד שהיא מגיעה חזרה למרכז כובד שלה, אך בגלל החיכוך המופחת בקצה הציר, המסה אינה מסוגלת להחזיק את מרכז כובד ונאלצת להמשיך בתנועה החוצה את מרכז הכובד נקודה עד שהיא מגיעה לקצה הקיצוני השני, והתהליך מקבל צורה של תנודה הלוך ושוב.

הערכת יתר החבויות במטוטלת

נניח שהכוח הידני הראשוני העוקר את המטוטלת הוא בסביבות 4 אינץ ', ואז כשהמטוטלת תנודה, אנו יכולים להניח שהתנועות המתקבלות הן הפלטים מהמטוטלת בצורה נרקבת אט אט מ:

0 עד 4 (דחיפה ראשונית)
ואז 4 ל 0, ואז מ 0 ל 3 בקצה השני,
ואז 3 עד 0,
ואז 0 עד 2,
ואז 2 עד 0,
ואז 0 ל -1,
ולבסוף 1 עד 0 (עצירת המטוטלת).

הוספת היציאות אנו מוצאים שהתוצאה היא 4 + 3 + 3 + 2 + 2 + 1 + 1 = 16 בתגובה לדחיפה של 4, זה מרמז על פלט שהוא בערך פי 4 מהקלט.

חסרון מטוטלת

עם זאת חיסרון אחד של המטוטלת הוא שכמו כל מנגנון אחר הוא מוגבל מדי על ידי החוק הראשון של התרמודינמיקה, ולכן פעולתו המתנדנדת מואטת בהדרגה עד שלבסוף היא נעצרת.

בכל מקרה, כאן יהיה מעניין לחקור כיצד ניתן לגרום ליעילות הקיצונית של המטוטלת לעשות עבודה מועילה, וכיצד ניתן לתמיד את התנודות באופן קבוע בכוח טריוויאלי חיצוני.

השגת Overunity מטוטלת

בהתייחס לתמונה לעיל, ההגדרה מציגה פיר מטוטלת המחובר לציר מנוע. למוט המטוטלת מסתורית כדורית כבדה המחוברת בקצה התחתון שלה, במסה יש מגנט קבוע שנתקע בקצה התחתון שלה.

ניתן לראות מתג קנה ממוקם גם בתוך הציר המרכזי של מסת המטוטלת החוצה את מרכז הכובד שלו, כך שבעוד המטוטלת בתנועה, המגנט על מסת המטוטלת רק 'מנשק' מעבר למתג הקנה. בכל פעם שזה קורה מתג הקנה סוגר את המגע הפנימי שלו לרגע ומשתחרר ברגע שהמטוטלת חצתה אותו.

חוטי המנוע מחוברים במנגנון ממסר, ואילו מתג הקנה מוגדר עם מעגל כפכף, כפי שניתן ללמוד מהדיון הבא:

איך זה עובד

המטרה כאן היא לספק למנוע דחיפות סיבוב מיידי בכיוון השעון ובכיוון השעון, כך שפעולת התנופה של המטוטלת המחוברת לציר שלו תישמר לצמיתות.

המנוע כאן פועל כמו מנוע וגם כמחולל שמקבל את הדופק המתמשך מהסוללה על מנת לשמור על המטוטלת בועטת, וגם מייצר בו זמנית את טעינת החשמל עבור הסוללה, אך בקצב גבוה בהרבה מקצב הדופק. .

ניתן להבין את תפקוד המעגל של מחולל האנרגיה החופשית של המטוטלת בעזרת הנקודות הבאות:

ה- IC 4017 יוצר מעגל כפכף פשוט המחליף את היציאות שלו לסירוגין ON ו- OFF בתגובה לפולסים ממתג הקנה בסיכה מס '14 שלו.

מיתוג הפעלה / כיבוי חלופי ביציאת ה- IC מפעיל את נהג הממסר בהתאמה ומחליף את ממסר DPDT בכל מעבר של מסת המטוטלת על פני ממסר הקנה.

ברגע שמסת המטוטלת חוצה את הקנה, מגעי הקנה נסגרים וגורמים לדופק ההדק בסיכה מס '14 של ה- IC אשר בתורו מחליף את הממסר, הממסר מעביר את קוטבי המתח המחובר למנוע כך שהדופק משלים את כיוון השעון או נגד כיוון השעון. תנועת המטוטלת, מחזקת את פעולת הנדנדה של המטוטלת מעט בכל אחד ממחזור התנודות שלה.

נוכחותם של שני קבלים הסדרה עם מגעי הממסר מוודאת כי הדופק הוא רגעי בלבד ורק אנרגיית סיעת משמשת לשמירת המטוטלת.

בינתיים תנועת המטוטלת מייצרת מספיק חשמל בכדי לשמור על טעינת הסוללה ברמה שבה האנרגיה שלה הופכת למספיקה כדי לשמש להפעלת גאדג'ט חיצוני אחר.