王正東

在自然界不可能用一個(gè)同向力約束一個(gè)同向力使之處于力平衡，如果能將是很奇妙的事，但我們可以在一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上用順時(shí)針力矩約束一個(gè)能對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)產(chǎn)生順時(shí)針力矩的重物，而且當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)重物仍處在原水平線(xiàn)上(類(lèi)似于同向力約束同向力).我們把這樣的力叫做開(kāi)放的力.

在一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上，重物mg在轉(zhuǎn)盤(pán)右側(cè).如果我們想約束重物，使重物在轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)一直處于原水平線(xiàn)上.重物mg提供順時(shí)針力矩，一般的必須要有至少一個(gè)外力提供反時(shí)針力矩才行.但如果我們找到所有外力都提供順時(shí)針力矩，而使重物mg在轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，一直處于原水平線(xiàn)上平移.那么我們就得到一個(gè)開(kāi)放的力.要找到開(kāi)放的力有二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):一是找到順時(shí)針力矩;二是約束點(diǎn)處的被約束力在轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)在力的方向上的位移必須大于或等于0.

如圖1，點(diǎn)A(mg)被連桿AB?AC約束在轉(zhuǎn)盤(pán)上.點(diǎn)C可以在L0上滑動(dòng)，點(diǎn)B在O上，連接點(diǎn)都是鉸接點(diǎn)，在轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，使點(diǎn)A一直在原水平線(xiàn)上平移.曲面CC′是點(diǎn)C的軌跡.重物mg 提供順時(shí)針力矩，曲面CC′提供反時(shí)針力矩.圖1能夠保持力平衡.f1*|OC|= f2*|OB|.

如圖2，點(diǎn)A(mg)被桿AB?AC約束在轉(zhuǎn)盤(pán)上.點(diǎn)A在轉(zhuǎn)盤(pán)右側(cè)，點(diǎn)A在點(diǎn)M的左側(cè)，B?C?D?E可以在L1上滑動(dòng)，點(diǎn)M?N在圓上，L1一直保持水平線(xiàn)狀態(tài).連桿BE連接點(diǎn)B?E，連桿CD連接點(diǎn)C?D，連桿EG連接點(diǎn)E?G，連桿DN連接點(diǎn)D?N，連接點(diǎn)都是鉸接點(diǎn)，點(diǎn)M被固定住，點(diǎn)G被固定住.如圖3也能夠保持力平衡.∠1=∠2=∠3=∠4=π/6.點(diǎn)W在圓O上，點(diǎn)N在連桿L2上，點(diǎn)U在L3上，點(diǎn)V在L1上，UV∥=WM，點(diǎn)X在L1上，點(diǎn)Y在L0上，XYZ∥=MON.連接點(diǎn)都是鉸接點(diǎn). ∠1=∠2=∠5=π/6.所以L(fǎng)3∥L1∥L0∥L2.點(diǎn)F能在L3上滑動(dòng)，連桿EF連接點(diǎn)E?F，點(diǎn)G能在L2上滑動(dòng)，連桿EG連接點(diǎn)E?G，連桿IHG連接點(diǎn)I?H?G.連接點(diǎn)都是鉸接點(diǎn).

EF∥ = WM ， EF∥=GH， EG∥

=FH ， GHI ∥ EF ，GI>GHJ.

點(diǎn)J在L1上滑動(dòng)，連桿DJ連接點(diǎn)D?J，點(diǎn)K能在L2上滑動(dòng)，點(diǎn)h能在L2上滑動(dòng)，連桿Kh連接點(diǎn)K?h，連桿JK連接點(diǎn)J?K，JK∥=MN，點(diǎn)Q能在L0上滑動(dòng)，點(diǎn)R能在L2上滑動(dòng). ∠6=∠7=∠8>π/6.

點(diǎn)S能在連桿Ph上滑動(dòng)，連桿IS連接點(diǎn)I?S，點(diǎn)T能在連桿QR上滑動(dòng)，連桿ST連接點(diǎn)S?T.約束住T點(diǎn)就能約束住點(diǎn)S.

如圖3，在轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，使點(diǎn)A(重物mg)一直在原水平線(xiàn)上平移A.L0，L1，L2，L3一直保持水平狀態(tài).所以，|B′C′|<|BC|， 點(diǎn) A 在原水平線(xiàn)上向左平移.連桿L0在原水平線(xiàn)處，連桿L1移到L1′，連桿 L2移到 L2′.

因?yàn)镋′F′∥W′M′∥E′H′G′，L3′∥L1′∥L0′∥L2′.所以∠10=∠9=π/3.

所以連桿GHI 也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)π/6當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)O順時(shí)針旋轉(zhuǎn)π/6.所以 h′S′>KS，R′T′>RT.(h′S′-hS)-(R′T′-RT)=2(1-0.5*30.5)*r.

如圖5，用細(xì)繩系住點(diǎn)T，讓細(xì)繩繞過(guò)點(diǎn)R，Q0，J，D，N.在連桿DN上找一個(gè)點(diǎn)i，約束住點(diǎn)i也就約束住點(diǎn)T，曲面ii是點(diǎn)i的軌跡 .在轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，連桿ON?OM和轉(zhuǎn)盤(pán)O同時(shí)旋轉(zhuǎn).

因|Ni|>|N′i′|，Ni-N′i′=R′T′-RT>0，所以曲面ii′一直提供順時(shí)針力矩.

假設(shè)點(diǎn)M被固定住，也就是轉(zhuǎn)盤(pán)被固定住，當(dāng)連桿L1向下傾斜(在點(diǎn)M右側(cè))， 那么 |BC|>|B′C′|，所以 重物mg必然向上移動(dòng).

因?yàn)闆](méi)有別的外力使它向上移動(dòng)，所以這是不可能的.如果可能那就提前證明了我的觀點(diǎn).當(dāng)連桿L1向上傾斜時(shí)，點(diǎn)A(重物 mg) 必然向下移動(dòng).所以連桿 L1可以向上傾斜，不可能向下傾斜.點(diǎn)g 能在L4上滑動(dòng)，連桿eg連接點(diǎn)e?g，連接點(diǎn)都是鉸接點(diǎn).在轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，約束住點(diǎn)g就能約束住連桿L1，使連桿L1一直水平.L0∥L1∥L2∥L3，所以L(fǎng)0，L2，L3也保持水平狀態(tài)當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)， L4和轉(zhuǎn)盤(pán)一起旋轉(zhuǎn)，連桿L4穿過(guò)圓心O.曲面gg′是點(diǎn)g的軌跡.

因|Og|<|Og′|，所以曲面gg′一直提供順時(shí)針力矩當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)O旋轉(zhuǎn)時(shí).

圖5，對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)O，重物mg 提供順時(shí)針力矩，曲面gg′一直提供順時(shí)針力矩曲，曲面ii′一直提供順時(shí)針力矩.如果沒(méi)有別的外力作用在轉(zhuǎn)盤(pán)上，系統(tǒng)不可能保持力平衡，它一定要順時(shí)針旋轉(zhuǎn).

結(jié)論:在轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，在約束點(diǎn)處的被約束力在力的的方向上都有正位移，這是可以自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程.在自然界力可以自動(dòng)向力的正方向處運(yùn)動(dòng).這是最自然最熟悉的過(guò)程了或叫能量最底定律.點(diǎn)A(重物mg)一直在原水平線(xiàn)上平移重物不做功，但是系統(tǒng)對(duì)外做功，而且系統(tǒng)沒(méi)有能量減少.這是一個(gè)創(chuàng)造能量的過(guò)程.

當(dāng)用外力反時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí).在約束點(diǎn)處的被約束力在力的的方向上都有負(fù)位移，這是不可以自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程，就如我們用力舉高一個(gè)重物或用力推車(chē)一定要用力才行.所以外力做功，但點(diǎn)A(重物mg)一直在原水平線(xiàn)上，在力的方向上沒(méi)有位移不做功，系統(tǒng)沒(méi)有能量增加.這是一個(gè)消失能量的過(guò)程.