sciencetalk

In plaats van de symmetrie links en rechts van de as te bekijken, kun je ook de symmetrie boven en onder de as bekijken: de 9-3 uur scheiding, als het de wijzerplaat van een analoge klok was
Een deel in de bovenste helft zal naar rechts getrokken worden. Zo ook een overeenkomend deel uit de onderste helft, dat zal ook naar rechts worden getrokken. Deze krachten heffen elkaar op, waardoor er geen overblijvend koppel is.
 
'Als je er een zwieper aan zou geven zou het rond blijven draaien. Dus stellen we de weerstand even op nul.'
Ahja.. maar stel nu dat er geen magneten aan zouden hangen, en dat er geen weerstand was. Dan zou de molen ook eeuwig blijven draaien. Yep, dán wel. Dus we hebben geen magneten nodig.
 
Hmm.. Maar ja. Stel nou, dat het wél werkt? Ja dan zou het steeds harder rond gaan draaien, Stééds harder, niet meer te stoppen zelfs! Hele scenario's zijn hierop geschreven, wat leuke films opleverde. Nee, de wrijving verwaarlozen is niet een goed idee.
 
:^) En anders doe je het zonder magneten:

Brits patent aanvraag 1870.

Back2Basics schreef:En anders doe je het zonder magneten:


Brits patent aanvraag 1870.

Vaak is het handig om een moeilijk probleem in stappen op te lossen, en daartoe eerst een eenvoudiger geval te bekijken. De bovenstaande PM is daarvoor goed bruikbaar. De kogels doorlopen een gesloten baan in het zwaartekrachtsveld. Maar de zwaartekracht is een conservatieve kracht:
 
https://nl.wikipedia.org/wiki/Conservatieve_kracht
 
Daarom kunnen de kogels aan hun omloop geen extra energie ontlenen om de optredende verliezen te compenseren. Het is dus geen werkende PM.
 
Vraag: valt deze redenering te generaliseren tot de PM met magneetjes?

Ambidexter schreef: Zoals ik het nu zie, is dat door het externe magneetveld de magneten horizontaal verplaatst worden, waardoor het lichaamszwaartepunt (centre of mass) van het gehele rad niet meer op een verticale lijn door het ophangpunt (rotatieas) ligt, waardoor er een netto koppel op het rad ontstaat en het ding dus gaat draaien.

 
Als het "externe" magnetische veld homogeen is zullen de magneten inderdaad (willen) gaan draaien om een optimale oriëntatie te verkrijgen, maar zullen ze ook horizontaal verschuiven? In een homogeen veld maakt horizontale verschuiving immers niets uit...
 
 
Link met het antwoord gevonden:  http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=1802
 

First, any magnet experiences zero force if it's in a uniform external field. It will only experience a torque: it will try to twist to align itself with the external magnetic field. This is why a compass needle turns but doesn't go flying off to the north pole.There's no net force on the compass, only a torque which *turns* the needle. This is true no matter how large or small the "little"magnet is.

Professor Puntje schreef:  
Als het "externe" magnetische veld homogeen is zullen de magneten inderdaad (willen) gaan draaien om een optimale oriëntatie te verkrijgen, maar zullen ze ook horizontaal verschuiven? In een homogeen veld maakt horizontale verschuiving immers niets uit...
 
 
Link met het antwoord gevonden:  http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=1802
 

Ah.... zeer goed punt! Bedankt voor het ophelderen hiervan. Dat is het. Mijn beeld hierbij is zo gekleurd door de praktijk, waarin je vrijwel nooit een homogeen magneetveld in werking ziet op een andere magneet, dat ik dit heb gemist.
 
Het betekent dus dat er per se een heterogeen magneetveld nodig is, om te zorgen dat die zijwaartse verplaatsing wel optreedt. Om te zorgen dat het in- en uitgaan van de magneetjes aan het rad dan nog energie behoudend bewegen, zal constructietechnisch vermoedelijk een hele toer worden.
 
Bovendien, schoot me vandaag te binnen, stel DAT inderdaad de situatie zou optreden waarbij alleen de magneetjes aan het wiel in de rechter helft naar rechts verplaatst zijn (niet of minder in de linker helft) en dat dit als het wiel gaat draaien zo blijft. Dan is er zodra het wiel daardoor in beweging komt geen verandering van de potentiele energie van het wiel plus de magneten samen. Er zijn dan alleen veranderingen in de individuele potentiele energieen van de magneetjes. Maar als het systeem als geheel geen verandering van potentiele energie ondergaat, wordt er oko geen arbeid geleverd en dus komt het systeem ook niet in beweging. Energetisch valt het dus prima te snappen dat het niet werkt. Deze redenering is in wezen equivalent met de beschouwing over het conservatieve veld van Back2Basics.
 
Maar nu het krachtenspel nog. Voor de opstelling uit het patent aangehaald door Back2Basics, snap ik het wel omdat de kleine wielen boven en onder een dragende functie hebben voor de ballenketting, die de kracht op het buitenste wiel zodanig verminderen, dat er geen netto koppel op dat wiel werkt. Dit doet vermoeden dat er in mijn opstelling iets vergelijkbaars speelt, maar ik kan daar nog niet goed de vinger op leggen.
 

 
In plaats van de symmetrie links en rechts van de as te bekijken, kun je ook de symmetrie boven en onder de as bekijken: de 9-3 uur scheiding, als het de wijzerplaat van een analoge klok was
Een deel in de bovenste helft zal naar rechts getrokken worden. Zo ook een overeenkomend deel uit de onderste helft, dat zal ook naar rechts worden getrokken. Deze krachten heffen elkaar op, waardoor er geen overblijvend koppel is.

Juist niet! Het ophangpunt voor de bovenste helft ligt onder (op de as van de wijzers van de denkbeeldige klok), waardoor de bovenste helft met de klok mee zal willen draaien. Het ophangpunt voor de onderste helft ligt boven, waardoor het ook met de klok mee zal willen draaien.

Je kunt de zaak in principe sterk vereenvoudigen door in plaats van een wiel met magneetjes een wiel met gelijknamige elektrische ladingen te gebruiken in een homogeen elektrisch veld.

Dat het krachtenspel op de ladingenvariant van de PM niet tot een draaiend wiel leidt is als volgt in te zien:
 
Verticaal werkt dan de zwaartekracht en horizontaal de kracht van het elektrische veld op de ladingen. Op alle (gelijk veronderstelde) ladingen werkt dus eenzelfde resulterende kracht schuin naar beneden. Het krachtenspel is dan identiek aan dat op ladingen die zich niet in een homogeen elektrisch veld bevinden maar enkel in een schuin naar beneden gericht gravitatieveld. Op basis van symmetrie is het dan duidelijk dat op zo'n wiel geen (blijvend) netto koppel kan werken.