Alcuni considerano il moto perpetuo come qualcosa di realizzabile,
nonostante la fisica attuale dimostri che, da un sistema isolato, sia
impossibile ottenere più energia di quanta ce ne sia inizialmente.
La fisica ci insegna che l’energia si trasforma, ma non si crea
né si distrugge. Einstein racchiude e regola questo principio
con la famosa formula "E=MC^2" dando un’equivalenza
a massa ed energia.
La stessa termodinamica, con il secondo principio,
dice che il moto perpetuo non può esistere formando, con il secondo
principio, la colonna portante a cui tutti si appoggiano.
Abbattere questa colonna vorrebbe dire destabilizzare l’intero edificio della fisica ufficiale. Per alcuni sarebbe un bene, per altri un disastro. Ma non è detto che per dimostrare qualcosa di nuovo bisogni per forza distruggere il vecchio, a volte basta solo guardare da lati nuovi le vecchie conoscenze (ad es. è sicuro che il nostro sistema sia veramente chiuso? Non c’è qualche spiraglio da cui arriva qualche tipo di energia?)…
Da alcuni anni è stato scoperto che il secondo
principio ha delle eccezioni.
In condizioni estreme, come ci insegna bene la fisica quantistica, le
regole cambiano e così cambiano pure le possibilità offerte
dal nostro universo. Certo il caso della macchina di Finsrud non dovrebbe
arrivare a tanto ma il fatto di porsi a mente aperta di fronte a un
fenomeno improbabile aumenta le possibilità di comprendere seriamente
il suo eventuale funzionamento. Il pregiudizio non consente di raggiungere
tale conoscenza.
Tra l’altro il dubbio che il moto perpetuo esista non è frutto della nostra società ma tormenta il sonno di molti uomini fin dall’antichità. Lo stesso Leonardo da Vinci tentò più volte di ottenere il moto perpetuo di una macchina isolata. Altri uomini si affidarono all’utilizzo di campi magnetici per ottenere la stessa cosa, o almeno ci provarono.
Tra l’altro il dubbio che il moto perpetuo esista non è frutto della nostra società ma tormenta il sonno di molti uomini fin dall’antichità. Lo stesso Leonardo da Vinci tentò più volte di ottenere il moto perpetuo di una macchina isolata. Altri uomini si affidarono all’utilizzo di campi magnetici per ottenere la stessa cosa, o almeno ci provarono.
Purtroppo, il punto essenziale con cui bisogna scontrarsi è il seguente: sia un campo gravitazionale che un campo magnetico, o elettrico, sono campi conservativi. Ciò vuol dire che facendo compiere ad un oggetto un percorso chiuso, non possiamo mai ottenere energia in eccesso. Nella realtà siamo costretti anzi a cedere energia al sistema per via degli attriti. Minimizzare gli attriti vuol dire ridurre l’energia dissipata, ma anche ridurre le interazioni dell’oggetto. Il caso ideale è un oggetto lanciato nello spazio che, in assenza di attriti ed interazioni con altri oggetti, procederà per sempre conservando il suo moto.
Quindi la conservazione del moto senza nessun attrito o ottenuto sfruttando in maniera inusuale qualche energia disponibile nell’ambiente, sono i due cardini su cui si basano i tentativi di moto perpetuo che molti tentano di raggiungere.
La realizzazione di Finsrud
In questo speciale analizzeremo la macchina di Finsrud, un elegantissimo quanto complesso sistema di pesi, pendoli, magneti e binari che sembra realizzare il moto perpetuo. Questo oggetto non pretende di poter fornire altra energia oltre a quella necessaria per l'autoconservazione del proprio moto ma già questo, in definitiva, richiede un modo che riesca a compensare la perdita energetica dovuta ai pur minimi attriti.
In questo speciale analizzeremo la macchina di Finsrud, un elegantissimo quanto complesso sistema di pesi, pendoli, magneti e binari che sembra realizzare il moto perpetuo. Questo oggetto non pretende di poter fornire altra energia oltre a quella necessaria per l'autoconservazione del proprio moto ma già questo, in definitiva, richiede un modo che riesca a compensare la perdita energetica dovuta ai pur minimi attriti.
Noi cercheremo di comprendere, analizzando a fondo ogni
singola parte componente, sia il ragionamento del suo costruttore, sia
le motivazioni che spingono a credere, o non credere, che la macchina
possa realmente realizzare il moto perpetuo.
Vi consigliamo di vedere almeno una parte del video che
mostra la macchina in movimento e di tenerlo come documento di riferimento
durante la lettura di questo speciale. Vi aiuterà sicuramente:
La parte della macchina che sembra dimostrare il moto
perpetuo, è la sfera che ruota continuamente lungo dei binari
in alluminio. A prima vista sembrerebbe che tale sfera si muova per
effetto di diversi magneti che a loro volta si muovono grazie ad un
sistema di leve. Tuttavia osservando bene si scopre che i binari cambiano
inclinazione, costringendo la sfera a muoversi, in una traiettoria spiraleggiante
che la costringe ad una perenne caduta.
La macchina di Finsrud sembra quindi sfruttare sia la gravità che le interazioni fra la pallina metallica e la forza prodotta dai magneti in movimento.
La macchina di Finsrud sembra quindi sfruttare sia la gravità che le interazioni fra la pallina metallica e la forza prodotta dai magneti in movimento.
Per ottenere Moto Perpetuo dovremo avere che:
FORZE (gravità + magneti) =>ATTRITI
(Binario-sfera-aria)
Funzionamento Base
Il movimento oscillatorio rispetto all’asse verticale dei tre magneti, disposti secondo un’angolo di 120°, probabilmente ha la funzione di creare una situazione di campo variabile per la sfera, che incontra tali magneti proprio quando questi stanno scendendo verso il basso.
Quindi la macchina ricorre ad uno sfasamento di 120° per funzionare. Alle leve dei magneti ad U, che chiamerò primari, sono collegati meccanicamente dei contrappesi con regolazione fine ed un pendolo che scende in verticale verso il basso e che oscilla con frequenza doppia rispetto al movimento della sfera. Al centro si nota la presenza della calotta probabilmente realizzata in ottone. Questa calotta sembra avere la funzione di punto di ancoraggio per un quarto pendolo nascosto dentro la colonna portante del sistema e solidale con i bracci che reggono i binari. Le oscillazioni di questo pendolo sono la causa quindi delle variazioni di inclinazione dei binari.
Adesso tenteremo di capire il ragionamento che l’autore ha tentato di seguire.
Il movimento oscillatorio rispetto all’asse verticale dei tre magneti, disposti secondo un’angolo di 120°, probabilmente ha la funzione di creare una situazione di campo variabile per la sfera, che incontra tali magneti proprio quando questi stanno scendendo verso il basso.
Quindi la macchina ricorre ad uno sfasamento di 120° per funzionare. Alle leve dei magneti ad U, che chiamerò primari, sono collegati meccanicamente dei contrappesi con regolazione fine ed un pendolo che scende in verticale verso il basso e che oscilla con frequenza doppia rispetto al movimento della sfera. Al centro si nota la presenza della calotta probabilmente realizzata in ottone. Questa calotta sembra avere la funzione di punto di ancoraggio per un quarto pendolo nascosto dentro la colonna portante del sistema e solidale con i bracci che reggono i binari. Le oscillazioni di questo pendolo sono la causa quindi delle variazioni di inclinazione dei binari.
Adesso tenteremo di capire il ragionamento che l’autore ha tentato di seguire.
| Nel disegno a fianco si può osservare uno schema dei vettori che interessano un pendolo in oscillazione. Ciascuno di questi è legato dall’angolo che il pendolo, istante per istante assume. Gli unici vettori che non variano eccessivamente sono la forza di gravità G e la forza di vincolo, cioè la corda che tiene il pendolo.Un pendolo in assenza di attriti rappresenta un esempio di macchina che continuerebbe indisturbata il suo moto oscillatorio. Purtroppo però sappiamo che i pendoli, come tutti i sistemi fisici, sono sottoposti agli attriti. Nel nostro caso i maggiori attriti sono dovuti all’aria ed al punto in cui la cordicella viene fissata (fulcro).Anche volendo utilizzare un pendolo con massa geometricamente simile ad un disco, quindi piu’ aerodinamica, ed un fulcro realizzato con materiali a basso attrito e superfici di contatto minime, non riusciremo MAI a ridurre l’attrito a zero. Il pendolo oscillerà per piu’ tempo, ma prima o poi si fermerà. |  |
Adesso, a Fenrud serve, seguendo questo ragionamento,
ridurre gli attriti del pendolo ed inoltre realizzare qualcosa che vistosamente
mostrasse l’ipotetico ed utopico moto perpetuo. Per far ciò
serviva utilizzare qualcosa che fosse palesemente visibile, quando in
moto, e che non assomigliasse direttamente ad un pendolo. Se inoltre
questo qualcosa poteva interagire con altri meccanismi e variare anche
le caratteristiche del nostro pendolo, allora si sarebbe potuto pensare
di prolungare le oscillazioni dello stesso.
Fenrud ha usato appunto la sfera che scorre su dei binari che cambiano di inclinazione. L’inclinazione deve essere piccola, per non far notare molto le variazioni di posizione, ma sufficiente a muovere la sfera, in metallo, che doveva avere anche una massa opportuna per sfruttare l’inerzia.
Fenrud ha usato appunto la sfera che scorre su dei binari che cambiano di inclinazione. L’inclinazione deve essere piccola, per non far notare molto le variazioni di posizione, ma sufficiente a muovere la sfera, in metallo, che doveva avere anche una massa opportuna per sfruttare l’inerzia.
| Visto in due dimensioni un tale insieme è molto simile a quello della figura a fianco. La pallina, in azzurro, poggia su un piano solidale con l’asse rigido del pendolo. L’angolo di inclinazione del pendolo si trasporta cosi’ sul piano rigido che variando di inclinazione costringe la pallina a sottostare alle forze di vincolo e di gravità. I vettori forza che ne scaturiscono sono molto simili a quelli che sono applicati al pendolo, tranne forse per l’eventuale inerzia che fa si che la pallina mantenga la sua posizione sia in orizzontale che in verticale. Nel nostro sistema in due dimensioni riusciamo subito ad individuare gli elementi importanti. Intanto il peso della pallina, che si sposta, causa un rallentamento del pendolo, dovendo questo, poi, risollevare la stessa sfera. |  |
Un modo per ovviare a ciò è quello di sfruttare
un angolo piccolo, dato che più è piccola la variazione
di altezza della sfera, meno lavoro deve poi compiere il pendolo sulla
stessa per riportarla nella posizione centrale, e quindi meno energia
viene persa. Inoltre è necessario che la massa della pallina
sia piccola a sufficienza da non alterare molto il moto del pendolo,
ed ancora che gli stessi binari siano molto leggeri, in modo che la
maggior parte del peso sia caricata sulla pallina (infatti sono di alluminio).
Un altro problema è legato alle leve in gioco. Quindi il braccio
del pendolo deve essere molto piu’ lungo di quello del binario,
in modo da creare, per il pendolo, un effetto di leva vantaggiosa.
| Quindi lo schema assume una forma simile a quella a fianco,
che rispetta quanto detto sopra. Le masse in gioco devono anche,
abbiamo detto, stare in un rapporto che privilegia il moto del
pendolo. Secondo le specifiche di Fenrud, la massa del pendolo
centrale si aggira sui 40 Kg mentre quella della sfera è
di circa 0,820 Kg. Il rapporto è di circa 1:49, e su questo
rapporto poi le dimensioni dei bracci lavorano per agevolare ancora
di piu’ le oscillazioni del pendolo centrale. Il sistema di sospensione del pendolo centrale deve essere qualcosa che riduce di molto gli attriti. Come sistema di sospensione immaginiamo di usare una molla. Capiremo in seguito il perché di questa scelta.Osserviamo il sistema di sospensione a molla del disegno. L’oscillazione del nostro pendolo costringe la molla a flettersi. Questa oppone una certa resistenza, ma allo stesso tempo si carica, dando poi la possibilità di rilasciare l’energia. L’attrito qui è rappresentato, fra le altre cose, anche dal riscaldamento della molla, dovuta appunto agli sforzi meccanici che deve sostenere. La molla va dimensionata a dovere. Eliminare le perdite Adesso il problema per il nostro sistema consiste unicamente nelle dissipazioni. Se non fosse per gli attriti, la macchina si muoverebbe senza problemi. Serve quindi qualcosa che ogni tanto spinga il pendolo, cedendogli quell’energia, poca, che viene persa a causa degli attriti e delle variazioni di posizione della sfera. Vediamo come ha risolto il problema Finsrud. A fianco abbiamo un disegno originale della macchina, visto dall’alto. Si osserva come ci sono dei bracci che, tramite un sistema articolato, trasmettono forza verso la parte centrale, dove c’e’ appunto il fulcro del pendolo.Infatti osservando attentamente il disegno è palese la presenza di tre bracci che terminano con dei cilindri, probabilmente dei magneti, connessi fra di loro all’asse centrale.In questo secondo disegno si può osservare meglio il funzionamento di queste leve.Al passaggio della pallina il magnete cilindrico sopra la pallina viene attratto verso il basso. Un sistema di leve trasmette cosi’ quel piccolo impulso poco più sotto del fulcro. Siccome il braccio del pendolo è anche una leva, sappiamo che applicare una forza vicino al fulcro equivale a causare un movimento ampio sulla parte più estrema della stessa. L’impulso cosi’ applicato serve a ristabilire l’energia del pendolo centrale. Nasce però il problema che la pallina si vede sottratta ulteriore energia. Non solo, la spinta applicata al pendolo non deve interferire con il moto di questo, altrimenti si rischia di deviarne la traiettoria. |
   |
| Infatti ora aggiungiamo un elemento. Il moto del pendolo centrale non è esattamente come lo abbiamo descritto fino ad ora. Il pendolo si sposta seguendo una traiettoria circolare e parallela al terreno. La figura a fianco indica tale moto. Il verso scelto sembra essere orario. Il raggio di questa traiettoria è tale che il piano formato dai binari si inclini esattamente di 0,62 gradi (probabilmente è il minimo per far muovere la pallina e vincere attriti ed inerzia). Riepilogando: il pendolo centrale mette in moto i binari che muovo la pallina che a sua volta, tramite dei bracci meccanici, cede energia al pendolo. Questo sistema chiuso dissipa però energia, ed a lungo andare è destinato a fermarsi. |  |
Magneti e intelligenza
Finsrud risolve il problema complicando ulteriormente
il sistema. Introduce infatti, solidali con i tre bracci che sorreggono
i binari, un sistema di pendoli, contrappesi e magneti che avrebbero
la funzione di ripristinare parte dell’energia alla pallina.Quando
la pallina è in prossimità di uno di questi magneti,
si ritrova a subire la forza di attrazione di questi, e quindi
viene sottoposta ad un vettore di accelerazione. Il magnete però
in quel momento si trova a dover subire gli effetti del moto del
pendolo a lui solidale, ed in particolare si trova in condizioni
di caduta. Questo fa si che quando la pallina si trova in prossimità
del magnete, proprio quando subirebbe un effetto frenante dovuto
a questo, l’effetto del magnete svanisce, o meglio si attenua,
perché questo non è più allineato con la
pallina. L’uso di un magnete ad U e non di un magnete normale
serve probabilmente a far si che le linee di forza tendano a chiudersi
sul secondo polo senza interagire con la pallina.Adesso che abbiamo
più familiarità con leve e pendoli, ci rendiamo
conto che un secondo effetto viene sfruttato. Infatti il magnete,
essendo vincolato in modo da muoversi di traiettoria semicircolare,
si allontana o avvicina dalla pallina. In particolare quando il
magnete è nella posizione bassa, la sua distanza annulla
quasi completamente le interazioni con la sfera, mentre quando
si trova parallelo ai binari (attenzione, ai binari non al pavimento)
invece la sua azione massima.Questo sistema, se sincronizzato,
dovrebbe, secondo Finsrud, consentire di recuperare l’energia
che la pallina perde quando la ricede, tramite i magneti cilindrici,
al pendolo centrale.
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| Osserviamo alcune foto della macchina, e commentiamole. Nella prima foto qui a destra si nota la presenza dei tre pendoli disposti a 120 gradi fra di loro, paralleli alla colonna portante del sistema. Nella successiva appare invece il modo con cui questi pendoli sono connessi al sistema di leve che consente il moto del magnete ad U. Si notino i dettagli relativi al sistema di leve che ritornano energia al pendolo centrale, i bracci che sorreggono i binari e che sono solidali con la leva che muove i magneti ad u ed infine la presenza delle molte regolazioni di fino e dei contrappesi che bilanciano le leve. |
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| Qui invece abbiamo un disegno del braccio che sorregge il magnete ad U, con la foto relativa. Si noti come le varie parti sono disposte per ridurre al massimo gli attriti sul perno che sostiene il braccio. |  |
| Il disegno a fianco invece mostra, con i colori, le varie parti
che compongono il complesso che regge il magnete ad U. Il magnete
è visibile a sinistra, il perno invece è in verde
ed è probabilmente formato da incavo sul complesso e da
due punte che fungono da cardine, regolabili. In rosso il sistema
di regolazione per la lunghezza del braccio che regge il magnete,
ed in blu il braccio che serve a bilanciare, grazie anche a regolazioni
di fino, il tutto. La presenza del magnete non in linea con l’asse
costringe a bilanciare ulteriormente il sistema per ridurre gli
attriti sul perno, e questo viene fatto da un contrappeso ancorato
alla parte in blu, e regolabile (è quel piccolo particolare
in violetto).Tuttavia cosi’ facendo la perdita di energia
ora la subisce il magnete che attira la pallina. Per ovviare a
ciò Finsrud ha inserito una leva (viola chiaro) sufficientemente
flessibile da non alterare il moto della pallina, che passando
la schiaccia, ma sufficientemente rigida da trasmettere un pò
del moto della stessa. Si vede questo particolare dalla foto a fianco, dove è impossibile non notare che la pallina sta per schiacciare la leva, che si ritroverà in posizione minima proprio quando la pallina sarà allineata con il magnete, che nel frattempo si è portato in basso. |
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| Riepilogando, il sistema usa un complesso sistema di leve e
pendoli per convertire l’effetto di attrazione di un magnete
in un cambiamento di inclinazione di un piano ove si muove una
sfera. Procediamo oltre con la nostra analisi. Fino ad ora abbiamo dato per scontata la presenza di un pendolo centrale che, dalle foto però, non si vede. La presenza di tale pendolo si intuisce da un disegno di Finsrud, ove si osserva la presenza di una massa sospesa interna alla colonna. E’ palese l’esistenza di una connessione solidale con i bracci che reggono i binari in alluminio. La massa oscilla di poco e difatti sembra avere lo spazio sufficiente ad uno scostamento che, per dare un angolo di 0,62 gradi sul piano dei binari (inclinazione dell'1,08%), è pari a pochi centimetri. Tale scostamento dipende dalla lunghezza della leva, e potrebbe essere compreso fra 3 cm e 6 cm. E’ possibile determinare le misure esatte da un’analisi accurata delle foto, ma qui voglio dare spiegazioni qualitative e non quantitative. Vediamo invece come si muovono i tre pendoli sospesi e solidali con i magneti ad U. Questi pendoli sono sfasati fra di loro di 120° e devono compiere due oscillazioni per ogni giro che la sfera compie intorno al centro. |
  |
| Osservando il disegno a fianco si nota come il
moto dei pendoli, rappresentato da sinusoidi, sia appunto sfasato
e come questo si ripercuote sulla distribuzione del peso nei binari.
Non dobbiamo infatti dimenticare che questi pendoli sono imperniati
ai bracci dei binari (almeno cosi’ sembra dalle foto). La posizione della pallina è rappresentata dal punto rosso. I pendoli sono i punti viola. Il verso positivo di rotazione è in senso orario. Il verso positivo di oscillazione per i pendoli è verso destra. Il pendolo superiore è il numero 1, e procedendo in senso orario abbiamo il 3 ed infine il 2 ( a sinistra del pendolo 1). |
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| Manca il pendolo centrale, che invece è rappresentato da quest’altra immagine, molto esplicativa sulla distribuzione dei pesi. E’ palese come il pendolo centrale, di ben 40 kg, possa applicare una forza tale da cambiare inclinazione ai binari. Osservando la figura si scopre come la posizione 1 è esattamente uguale alla 4 ed alla 7, a meno di una rotazione oraria di 120°. Per le altre posizioni vale lo stesso. Questo fatto è spiegato dallo sfasamento del moto dei pendoli e soprattutto mostra come il moto di questi spinga a muovere i binari esattamente nel modo previsto.Sicuramente Finsrud ha dovuto compensare le variazioni dovute alle altre parti in moto della macchina, ma tramite le regolazioni di fino che sono state messe ovunque, è possibile farlo con un po di tempo e pazienza. Nella posizione 1 è messa in evidenza un’altra cosa: la pallina DEVE essere in ritardo rispetto al pendolo. La dimostrazione di ciò si evince dai filmati che mostrano come la pallina non raggiunge mai il punto che in quell’istante è piu’ basso. Si valuta un ritardo di circa 10 gradi osservando i video. |  |
IL pendolo centrale
Però ancora non abbiamo dimostrato l’esistenza
del pendolo centrale. Se questo pendolo esiste veramente, e causa l’inclinazione
dei binari, dovremmo poter osservare nei tre pendoli una traiettoria
che vista da sopra è simile ad una doppia ellisse (a causa della
frequenza di 2 Hz rispetto al moto della sfera), ed in ogni caso MAI
rettilinea. Dai video si riesce a verificare questo fatto, come cerchiamo
di mostrarvi nei due fermo-immagini estratti in istanti diversi (circa
metà del giro completo).
La telecamera era sufficientemente ferma e come riferimento
è stato preso un punto della base che presentava un piccolo avvallamento.
Un secondo avvallamento vicino a quel punto mostra che il riferimento
è valido.
Ovviamente
i disegni e le immagini sono approssimative e non consentono una buona
analisi quantitativa, ma bastano a dimostrare che il discorso fatto
sembra essere corretto, e che le conclusioni coincidono con i dati disponibili.
Rivedendo una foto precedente, si può osservare come i magneti
cilindrici sono disposti dopo quelli ad U, questo perché proprio
dopo la pallina ha sufficiente energia cinetica (grazie all’attrazione
temporanea dei magneti ad U) da poter rilasciarne una parte al pendolo
centrale.
Ovviamente
i disegni e le immagini sono approssimative e non consentono una buona
analisi quantitativa, ma bastano a dimostrare che il discorso fatto
sembra essere corretto, e che le conclusioni coincidono con i dati disponibili.
Rivedendo una foto precedente, si può osservare come i magneti
cilindrici sono disposti dopo quelli ad U, questo perché proprio
dopo la pallina ha sufficiente energia cinetica (grazie all’attrazione
temporanea dei magneti ad U) da poter rilasciarne una parte al pendolo
centrale. | I materiali della costruzione Fra le osservazioni che possiamo fare ci sono quelle legate ai materiali usati. La macchina richiede che nelle zone vicine ai magneti i materiali non interagiscano, a parte la pallina, con il resto del sistema. Inoltre è importante che i binari siano leggeri. E’ stato scelto l’alluminio sembra, al costo però di una continua manutenzione. L’autore dichiara di aver messo in funzione la macchina nel 1996 e di averla arrestata solo per la manutenzione, e mai per un’interruzione di funzionamento della stessa a causa di perdite di energia.Se quanto l’autore dichiara, e se davvero la macchina funziona, è comunque da dimostrare. Questo si potrebbe fare grazie a delle misurazioni tachimetriche al laser da effettuarsi sulla sfera e su un lungo periodo di tempo. Antonino Randazzo, "Compositore", Roy V. |
 |
Link di approfondimento
La discussione sul Forum con moltissimi approfondimenti
e immagini ad alta risoluzione: http://energierinnovabili.forumcommunity.net/?t=4231466
La
galleria di immagini ufficiale del sito Finsrud