termodinamica

MAQUINAS DE MOVIMIENTO PERPETUO

Las máquinas de movimiento perpetuo desde la antigüedad hasta el siglo XIX.

El diseño más antiguo y del que se han hecho más variaciones a lo largo de la historia es el de la rueda desbalanceada.  Una varilla con dos pesos iguales en los extremos se coloca en forma horizontal sobre un punto de apoyo que está justo en el centro.  Como los pesos y los brazosde palanca son iguales, la varilla estará en equilibrio y no se moverá.  Si el peso de la izquierda se desplaza un poco hacia el centro, la varilla empezará a rotar y, luego de algunas oscilaciones, la pesa de la derecha quedará colgando hacia abajo.  Ahora, en lugar de una varilla, se colocan varias que forman los rayos de una rueda.  Mediante algún mecanismo, se hace que las pesas a la derechade la rueda estén en el extremo de cada varilla mientras que las que están a la izquierda se desplazan un poco hacia el centro.  Esta rueda estaría permanentemente desbalanceada y nunca dejaría de rotar.

El primer registro de una máquina de movimiento perpetuo corresponde al astrónomo y matemático indio Brahmagupta, del siglo VII.  Se trataba de una rueda desbalanceada que poseía rayos huecosllenos hasta la mitad de mercurio.  Otros astrónomos de la India produjeron variaciones de esta rueda: Lalla en el siglo VIII y Bhaskara en el siglo XII.  El diseño de Bhaskara, que se muestra en la Figura 2, es una modificación de la Dharma Chakra, o rueda de la ley, uno de los símbolos más importantes de la India (aparece en el centro de la bandera india) que representa el eterno ciclo de muerte yrenacimiento.  El objetivo de Bhaskara no era aprovechar el movimiento para producir trabajo mecánico, sino dotar a la Dharma Chakra de movimiento perpetuo para transformarla en un símbolo más completo de eternidad.  La rueda está formada por rayos huecos e inclinados como se ve en la Figura 2.  Cada rayo está lleno hasta la mitad de mercurio.  Debido a la inclinación de los rayos, a la derechade la rueda el mercurio se aleja del centro mientras que, a la izquierda, se acerca.  Estos desplazamientos producirían diferencias de brazo de palanca que harían rotar la rueda en el sentido de las agujas del reloj.  ¿Por qué no funciona?  Si se observan los tubos que están justo abajo y arriba del eje se verá que, en ambos casos, el mercurio está desplazado a la izquierda.  Esto hace que en lamitad izquierda de la rueda siempre haya un poco más de mercurio que en la mitad derecha.  Esta diferencia compensa exactamente el desbalance debido a las diferencias de brazo de palanca.


 Rueda de Bhaskara, s XII, India.  Los rayos de la rueda son huecos y están llenos hasta la mitad de mercurio.  Por la inclinación de los rayos, la rueda, en teoría, debería girar en el sentido de las agujasdel reloj.
En occidente, el diseño más antiguo conocido es el de Villard de Honnecourt, un arquitecto francés del siglo XIII (Figura 3).  La idea de Honnecourt es simple y la razón por la que falla es bastante evidente.  También entra dentro de la categoría de ruedas desbalanceadas.   Se tiene una rueda con un número impar de pesos adosados a lo largo de su circunferencia.  Si se traza una líneavertical que pase por el eje de la rueda, debido a que el número de pesos es impar, siempre habrá un peso más en alguno de los costados.  Esta diferencia mantendría a la rueda en movimiento perpetuo.  Lo que en realidad sucede es que la rueda termina deteniéndose con uno de los pesos en su parte más baja, justo en el centro, e igual cantidad de pesos a ambos costados.


Máquina de Villard deHonnecourt, s XIII.  Es una rueda desbalanceada con un número impar de pesos a lo largo de su circunferencia.

Leonardo da Vinci, entre los siglos XV y XVI, dibujó algunas variantes de ruedas desbalanceadas.  Sin embargo, aunque Leonardo carecía de las herramientas teóricas que se desarrollaron durante el siglo XIX para el análisis de máquinas, se dio cuenta de que esos diseños no podían...