重力不能作为无限的能源。严格来说,重力根本不能作为能量的来源。力和能量是完全不同的东西。能量是保龄球、原子、光束或电池等物体的一种特性。相反,力描述了对象如何相互作用。力是相互作用时能量从一个物体转移到另一个物体的方式,但力本身并不是能量。重力是一种力,所以它只是为物体提供了一种交换能量并将能量转化为不同状态的方式。
重力是一种储存能量、传递能量的方式
如果我把一个保龄球推上山坡并放开它,球就会下落、加速,并且似乎获得了能量。这不是重力驱动保龄球的例子吗?不!同样,重力只是一种力,所以它只是描述了物体如何相互作用。当我将保龄球举到山顶时,球向下运动的方式来自我的肌肉,而不是重力。重力只是提供了一种将能量暂时存储在物体中的方法。
我们把物体在力的作用下获得的能量称为“势能”。能量来自升力(带位移),而不仅仅是力。重力只是提供了一种将能量从一个物体(我的肌肉)转移到另一个物体(球的势能)的方法。当我放开球时,重力将球的势能转化为球的动能。但是球获得的动能永远不会超过我举起它的总势能。
两个磁铁的势能
这个概念适用于所有的力,而不仅仅是重力。两块磁铁相互吸引,一起飞翔,加速,似乎获得了能量。您可能认为能量来自磁力。事实上,能量来自您将两个磁铁推开以抵抗磁力的事实。磁性只是提供了一种方法,可以将势能储存在磁铁中(通过你把磁铁拉开,不管是不是磁铁),然后将势能转化为动能。当你把一个物体推到一个新的位置时,你给了它势能。
橡皮筋势能
确实,引力是“无限大”的,因为它永远不会消失。只要地球有质量,引力就永远不会消失。但由于这只是一种力,而不是能量,引力永无止境的性质不能用来提取无限的能量,或者根本无法提取任何能量。将重力想象成松散的橡皮筋。拉动橡皮筋,松开,它会弹回原位。因此,我们可以通过拉伸橡皮筋来储存势能,释放时,这种势能变成动能。但是未拉伸的橡皮筋只是坐在那里,根本不动,也不会产生任何能量。我们看到拉断橡皮筋的能量来自于拉伸它,而不是橡皮筋本身。忽略热损失,橡皮筋的动能恰好等于肌肉赋予它的势能(它被拉伸了多少)。对抗重力举起物体就像拉橡皮筋。
永动机
将能量与力混淆会导致荒谬的想法,例如自由能(永动机)机器。这样的机器总是会失败,因为力不是能量,你不能从力本身中提取一点能量。例如,“自由能源”机器可能由一个滚球和一个纺车组成。这个机器的问题是为了让这个过程继续下去,球必须被带回高处,而被带回的能量等于轮子获得的能量。实际上,从机器接收到的能量总是小于输入能量,因为一些输入能量通过摩擦以热的形式耗散。因此,自由能源的支持者永远无法回避力不是能量的事实,而且你从系统中获得的能量永远不会超过你输入的能量。
那些从河流中的落水中提取能量的水力发电厂呢?
他们不是免费从地心引力中提取能量吗?不!河里的水和我们拉上山的球没什么区别。水的能量不是来自重力,而是来自一些外界因素,使水在山上抵抗重力,所以水会顺着河床流下来。在这种情况下,外部因素是阳光。阳光使海洋变暖,导致水蒸发到天空中。阳光中的光子中包含的能量被转化为水分子的势能,被高高举入天空。然后水通过雨水落到地面,形成河流,然后流回海洋,将其势能转化为动能、热能和(在水力发电厂中)电能。因此,水力发电厂直接从水中提取太阳能。
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