만일 이 기구를 이용하여 여러장의 벽돌을 여러 차례 올리고 내린 후에 맨 처음의 상태로 돌아왔을때, 그 최종 결과가 벽돌 한장을 들어올린것과 동일하다면 이 기구는 영구기관이다.
왜냐하면 위로 올려진 벽돌 한 장은 어떤 형태로든 '일'을 할 수 있기 때문인다. 단, 기구가 움직이는 동안 외부로부터 유입된 에너지가 없을때에만 그렇다 .
무게를 들어올리는 가장 단순한 형태의 기구는 그림 4-1과 같다.
이 기구는 1kg 짜리 벽돌 한 장으로 3kg 짜리 벽돌을 얻어 놓고 반대쪽에 끝에 1kg 짜리 벽돌을 얹기만 하면 된다.
그러나 이 기구가 실제로 작동하려면, 3kg 짜리 벽돌이 얹혀 있는 접시를 약간 위쪽으로 들어주어야 한다.
또는 이와 반대로 3kg 짜리 벽돌을 이용하여 1kg 의 벽돌을 들어올릴 수도 있는다, 이 경우 역시 1kg 짜리 벽돌이 얹힌 접시를 약간 위로 들어주어야 기구가 작동을 시작한다.(그림 3-1에서, 받침점과 벽돌 사이의 거리의 비는 3:1이다)
이경우뿐만 아니라 물건을 들어올리는 모든 종류의 기구들은 외부에서 무언가를 '가해야' 작동된다 하지만 당분간은 이 점을 무시하고 논리를 진행시켜보자
가장 이상적인 기구는 (실제로 존재하지는 않지만) 이런 여분의 무언가를 가하지 않아도 스스로 작동하는 기구이다.
우리가 일상적으로 사용하는 도구들은 거의 '가역적(reversible)' 인 성질을 갖게끔 만들 수 있다.
다시말해서, 1kg짜리 추를 아래로 내림으로써 3kg짜리 추를 위로 들어올렸다면, 반대로 3kg 짜리 추를 아래로 내려서 거의 1kg짜리 추를 들어올릴수도 있다는 뜻이다.
이제 물건을 들어올리는 모든 기구들을 가역적인것(아무리 잘 만들어도 이렇게 될 수는 없다)과 비가역적인 것(실제로 사용되는 대부분의 도구들이 여기에 해당된다)으로 분류해보자.
그리고 여기에 1kg짜리 추를 1m내려서 3kg.짜리 물건을 들어올리는 가역적인 기구가 있다고 가정해보자.
지금부터 이 기계를 '기구A'라 부르기로 한다.
기구A로 3kg을 들어올렸을때 올라간 높이를 X라 하자. 또한 여기에는 '기구B'라고 불리는 또 하나의 기구가 있는데, 이 기구는 반드시 가역적일 필요는 없고 1kg 추를 1m내렸을때 3kg짜리 물건을 높이 Y만큼 들어올린다고 하자.
그렇다면 우리는 당장 Y가 X보다 '높지않다'는 것을 증명할 수 있다.
다시말해서, 가역적인 기구보다 더 높이 들어올릴수 있는 기구는 존재하지 않는다는 뜻이다.
왜 그럴까? 증명은 다음과 같다 우선 Y가 X보다 높다고 가정해보자 기구 B를 사용하여 1kg 추를 1m내리면 3kg짜리 추가 Y만큼 올라간다 그러면 여기서 Y만큼 올라간 3kg 추를 높이 X까지 내릴수 있는데, 이과정에서 우리는 공짜(work/power)을 얻게 된다. 그런다음 기구를 A로 교체하여 3kg 추를 X만큼 내리면 1kg추는 1m 상승하여 원래의 배치상태로 되돌아오게 된다.
즉, 똑같은 과정을 다시 되풀이할 수 있게 된것이다! 이런식으로 기구 A,b를 계속 가동하면 결국 이 기구는 영구 기관이 된다.
오타가 좀 있을껍니다 타이핑 하느라 힘드네요
4-1의 그림은 ㅁㅁㅁ ㅁ ㅡㅡㅡ ㅡㅡㅡ ㅣㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡㅡ-ㅣ ▲ 입니다
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여기에 1kg짜리 추를 1m내려서 3kg.짜리 물건을 들어올리는 가역적인 기구가 있다고 가정해보자.
지금부터 이 기계를 '기구A'라 부르기로 한다.
기구A로 3kg을 들어올렸을때 올라간 높이를 X라 하자. 또한 여기에는 '기구B'라고 불리는 또 하나의 기구가 있는데, 이 기구는 반드시 가역적일 필요는 없고 1kg 추를 1m내렸을때 3kg짜리 물건을 높이 Y만큼 들어올린다고 하자.
그렇다면 우리는 당장 Y가 X보다 '높지않다'는 것을 증명할 수 있다.
다시말해서, 가역적인 기구보다 더 높이 들어올릴수 있는 기구는 존재하지 않는다는 뜻이다.
왜 그럴까? 증명은 다음과 같다 우선 Y가 X보다 높다고 가정해보자 기구 B를 사용하여 1kg 추를 1m내리면 3kg짜리 추가 Y만큼 올라간다 그러면 여기서 Y만큼 올라간 3kg 추를 높이 X까지 내릴수 있는데, 이과정에서 우리는 공짜(work/power)을 얻게 된다. 그런다음 기구를 A로 교체하여 3kg 추를 X만큼 내리면 1kg추는 1m 상승하여 원래의 배치상태로 되돌아오게 된다.
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