磁石を利用した永久機関

太陽光や風力と、磁石の力ってのは別カテゴリの物なんですか？
だとしたら、どう違うんですか？

永久磁石を利用した永久機関は作れないらしいですが、
風力を使えば、永久に風車は回りますよね？

太陽光はどうなのかな？
太陽光発電を利用してモーターを動かせば永久に動く装置は作れる？
否、電池に比べてバッテリーの寿命が伸びるだけで、いつかは寿命が来て、そこで止まってしまう？

まあ、太陽光は置いておくとして、風車は風力により永遠に動きますよね？
たぶん、それは、エネルギーの追加入力があるので反則ということなのでしょうが・・・・、
磁石はどうなんでしょうか？
磁石って、エネルギーの追加入力はされないのでしょうか？

ウィルキンズ司教が著書の中で紹介した装置（穴の空いた滑り台と磁石を使ったもの）は、
磁石の磁力が小さければ鉄球はかけのぼらず、磁力が大きければ穴に落ちずに磁石に吸いついてしまい、
期待どおりの永久運動は実現しないらしいのですが・・・・・・、
これって、エネルギーの追加入力はあるような気がするし、
上手くやればちょうど穴に落ちるように出来る気もしちゃうんですが・・・、
どうなんでしょうか。

No.7 回答者： chiha2525 回答日時： 2014/06/09 08:35

乾電池で動く何かは、乾電池が切れるまでは永久に動き続けますので、あなたの言う永久機関になります。

すでに一般的にいう永久機関ではないのは明らかですね♪

この回答への補足

乾電池とは違い磁石は一周もすることが出来ませんよね？
それはナゼなのでしょうか？
磁石の位置エネルギー？と、電池のエネルギー、何が違うのでしょうか？

あと、この（）動画はインチキでしょうか？

補足日時：2014/06/11 19:43

No.6 回答者： teppou 回答日時： 2014/06/06 18:27

　No.2です。

　位置エネルギーの代表的なものは、重力による位置エネルギーです。
　地球上の物体は、高い所にあればある程大きな位置エネルギーを持っています。
　重力による位置エネルギー利用の例としては、水力発電があります。
　水力発電は、ダムから水を流し落とすことにより水の持つ位置エネルギーを運動エネルギーに変換し、その運動エネルギーで発電機を回して、電気エネルギーに変換します。
　高さなどのような基準点からの距離によって大きさが決まるようなエネルギーを位置エネルギーと言います。
　ポテンシャルエネルギーとか、単にポテンシャルということもあります。

　他のエネルギーとしては、前出の運動エネルギーや電気エネルギー、熱エネルギーなどが主なところでしょうか。

　乾電池もダムに水を蓄えた状態と同様に考えることができます。
　化学反応で元から電気が出ますから、そのまま電気を取り出せるところが違いますが。
　ダムの水がなくなると発電できないように、乾電池も元の化学反応が起こらなくなると電気が取り出せなくなります。

　ローラーコースターは、重力による位置エネルギーと運動エネルギーの変換で動いています。
　空気抵抗と摩擦の影響で元の高さにまで上昇できませんので、一周することはありませんが、乾電池を使ったおもちゃは、モーターで持ち上げているか、どこかで加速しているのでしょう。

　ローラーコースターでも、現実には不可能ですが、空気抵抗も摩擦もない理想状態なら一周できます。

　磁石を使ってローラーコースターのようなものを作ることはできるかもしれませんが、理想状態を作ることができませんので、一周することはありません。

　以前、空中に浮かんで回転し続けるコマが評判になりましたが、あのコマを真空中で回せば、ずいぶん長く回ると思います。それでも空気抵抗をゼロにはできませんので、いつかは止まって落ちてしまいます。
　レールなどに接触して動くものは摩擦が大きく、最初に弾みをつけてもすぐに止まってしまいます。

　永久機関などについて考えるのであれば、物理学の勉強の一環として、エネルギーなどの勉強もしてください。
　ただイメージだけの空想だけなら、時間の無駄だと思います。

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2014/06/06 12:51

＞太陽光や風力と、磁石の力ってのは別カテゴリの物なんですか？

物理では「保存力」ですね。

連続的にエネルギーを作り出すことはできません。

ひぱった輪ゴムから無限にエネルギーを取り出せないのと同じです。

No.4 回答者： rainbowenglish 回答日時： 2014/06/06 07:42

永久機関は使ったエネルギー以上のエネルギーを取り出すって事ですので難しいと思います。

電磁石は磁気を作る電気エネルギーが必要ですので、無理かな？

もし永久磁石が何かの小さな信号でSN極が変わるなら出来ると思います。
今は莫大な電気エネルギーを使ってSN極を変えてますけど。

反重力もありだと思います。

ようやく重力を作るヒッグスが発見されて、ほとんど手付かずの分野だと思いますので、ヒッグスと逆の反重力の性質を持つ素粒子を見つけるか、作り出す事ができると、エネルギー問題は急速に解決出来ると思います。

ビッグバン直後ではたくさんあった反重力物質は重力のある物質から遠ざかりますので、地球上では存在しない事になってますが、無いことは無いのかな？どっかに引っかかってると思います。
この辺は空想の分野ですね。

反重力が利用できると、地球数周程度の宇宙旅行は韓国旅行より安くなると思います。

No.3 回答者： nnn27 回答日時： 2014/06/06 06:53

また質問文では永久機関の定義があいまいなのでなんともいえませんが。

想定される永久機関は「動かす装置」から「十分なエネルギー」を「動力源」に与える場合のみです。
例外として初動のエネルギーだけは入力できます。
風は地球の自転から生まれます。自転はその抵抗で10万年に1秒ずつ遅くなっています。風も風車に当たると減速します。他の要素を排除した仮想の地球でもやがて止まることが証明されます。
太陽光発電もあと50億年で太陽が燃料切れになります。
ご想像のようにこれらを使うのは膨大なエネルギーの追加入力であって永久機関ではありませんし、動力源も永久機関ではありません。


本題の磁石ですが力のカテゴリが何を指しているかはわかりませんが、風力は空気粒子の運動エネルギーで小学校理科で習う原理がそのまま働きます。それに対して光と磁力は距離の2乗に反比例する「逆2乗の法則」のエネルギーで風力と同じには考えられない性質が色々あります。
逆2乗のグラフは反比例よりさらに急激なカーブを描きます。
太陽光の場合は「太陽がでかい」「太陽光が強い」「地球が遠い」ため人類の移動範囲では逆2乗の法則が影響するほど距離が変わりませんので大抵無視されます。それより大気やソーラーパネル効率の方が圧倒的に作用します。

対して磁石の場合は逆2乗の法則が主要素になります。磁石遊びをするとわかりますが近づけると急に吸い付きますよね？つまりある距離を境に急激に影響するのです。
ウィルキンズ司教の機関がうまく動作しない理由は「昇り始める位置関係＝少しでも近づくと磁石に吸い付く位置関係」だからです。位置関係を調整できる機構の動画を参考URLに載せました。

しかしこの装置も永久機関ではありません。エネルギーの追加入力はありませんが磁石は何もしなくても年0.3％は弱っていきます。磁界が動き続けるこの装置だとさらに短寿命でしょう。役割的には原発の燃料棒やストーブの燃料と大差ありませんね。

この回答への補足

回答、ありがとうございます。

参考URLの動画のコツ（位置関係を調整できる機構）を応用することによって、
おもちゃのローラーコースターを何周かさせることは出来ますか？
（もちろん、自由落下のみの運動とします。手で勢いをつけて発車させてはいけません。）

補足日時：2014/06/06 07:29

No.2 回答者： teppou 回答日時： 2014/06/06 05:55

　＞風力を使えば、永久に風車は回りますよね？

　風のエネルギーは太陽熱による空気の対流によるところがおおきく、太陽がなくなれば充分な風は吹かないと思われます。
　太陽光発電と同じことです。

　太陽は人類の種族としての寿命から見て、事実上の永久機関と言えるかもしれませんが、科学的な意味の永久機関ではありません。

　現在人類が利用しているエネルギー源は原子力を除き、すべて太陽の恵みによるものです。
　石油や石炭は、過去の太陽エネルギーが蓄積されたものと見ることができます。
　（石油については、鉱物資源の一種であるという説もありますが）
　核分裂タイプの原子力は、太陽系ができる前の超新星爆発によりできた元素のうちの一部からエネルギーを取り出しています。超新星爆発エネルギーのかけらを利用していると言えるでしょう。
　核融合は太陽などの恒星の内部でおこっている反応と同じことを地上で実現しようとしています。
　核エネルギー開発というのは、脱太陽エネルギーということです。
　ちなみに、私は現状の核分裂・核融合エネルギー開発には反対している者です。脱太陽エネルギーには賛成ですが、別の方法を考えるべきです。

　磁石は位置エネルギーを持っているといえますが、そのエネルギーを連続的に取り出すことはできません。
　これは重力の位置エネルギーから連続してエネルギーを取り出すことができないのと同じです。
　例えば、振り子は空気抵抗がないなどの理想的な条件下では動き続けますが、そこからエネルギーを取り出すことはできません。完全に理想的な条件でも動き続けるだけです。
　磁石を使っても、理想的な条件下で動き続けるだけの装置はできると思いますが、エネルギーを取り出すことはできません。
　エネルギー保存則とは、そういうことなのです。

　エネルギー保存則とは、現状の宇宙の根源の原理です。
　エネルギー保存則に反した装置は実現できません。

この回答への補足

回答、ありがとうございます。

要するに、磁石は「位置エネルギー」しか持っておらず、エネルギー源にはなり得ないということでしょうか？
位置エネルギーがどういうものなのか、イマイチ把握していないので、出来れば説明してもらえると嬉しいです。
他のエネルギーとどう違うのでしょうか？

例えば、乾電池モーターを上手に利用すれば、おもちゃのローラーコースターは、
電池が切れるまで何周でも回り続けるように作れますよね？
そういうことは磁石には出来ないんでしょうか？
磁石をどう上手く使っても、ローラーコースターは一周させられない？
（もちろん、自由落下のみの運動とします。手で勢いをつけて発車させてはいけません。）

位置エネルギーだということは、なるほど、ローラーコースターの高さを変えただけのようなものだから、
一周できませんよね。
でも、イマイチ腑に落ちないというかなんというか・・・・。

補足日時：2014/06/06 06:16

No.1 回答者： tzd78886 回答日時： 2014/06/06 05:13

実験してみるといいです。

絶対に無理なことがわかりますから。こういうものは自分自身で確認しない限り、納得できないものです。

風というのは基本的には地球の自転によるものなので、永久機関ではありません。地熱などもそうですが、人類の歴史との比較ではそうみなせるくらいのものです。

この回答への補足

回答、ありがとうございます。

その外力が続く限り永久に、という意味での永久機関とでも言いましょうか・・・・、
例えば乾電池モーターでもいいんです、
乾電池モーターを上手に利用すれば、おもちゃのローラーコースターは、
電池が切れるまで何周でも回り続けるように作れますよね？
それが磁石では出来ないのかどうかが知りたいんです。
磁石をどう上手く使っても、ローラーコースターは一周させられないんでしょうか？
（もちろん、自由落下のみの運動とします。手で勢いをつけて発車させてはいけません。）

補足日時：2014/06/06 05:43