En las conferencias de Física de Feynman, en la conferencia sobre la conservación de la energía, él presenta el siguiente argumento:
Considera máquinas de levantamiento de pesos, máquinas que tienen la propiedad de levantar un peso al bajar otro. También hagamos una hipótesis: que no existe tal cosa como movimiento perpetuo con estas máquinas de levantamiento de pesos. (De hecho, que no existe movimiento perpetuo en absoluto es una afirmación general de la ley de conservación de la energía.
Debemos tener cuidado al definir movimiento perpetuo. Primero, hagámoslo para las máquinas de levantamiento de pesos. Si, cuando hemos levantado y bajado muchos pesos y hemos restaurado la máquina a la condición original, encontramos que el resultado neto es haber levantado un peso, entonces tenemos una máquina de movimiento perpetuo porque podemos usar ese peso levantado para hacer funcionar algo más. Es decir, siempre que la máquina que levantó el peso sea devuelta a su condición original exacta, y además que sea completamente autónoma, es decir, que no haya recibido la energía para levantar ese peso de alguna fuente externa.
Imaginamos que hay dos clases de máquinas: las que no son reversibles, que incluye a todas las máquinas reales, y las que son reversibles, que por supuesto en realidad no son alcanzables, sin importar cuán cuidadosos podamos ser en nuestro diseño de rodamientos, palancas, etc.
Suponemos, sin embargo, que hay tal cosa: una máquina reversible, que baja una unidad de peso (una libra o cualquier otra unidad) por una unidad de distancia, y al mismo tiempo levanta un peso de tres unidades. Llamemos a esta máquina reversible, Máquina A.
Supongamos que esta máquina reversible en particular levanta el peso de tres unidades una distancia X. Luego, supongamos que tenemos otra máquina, Máquina B, que no necesariamente es reversible, que también baja un peso de una unidad a una distancia de una unidad, pero que levanta tres unidades a una distancia Y. Ahora podemos probar que Y no es mayor que X; es decir, es imposible construir una máquina que levante un peso más alto de lo que será levantado por una máquina reversible.
Veamos por qué. Supongamos que Y fuera mayor que X. Tomamos un peso de una unidad y lo bajamos una altura de una unidad con la Máquina B, y eso levanta el peso de tres unidades a una distancia V. Entonces podríamos bajar el peso desde Y a X, obteniendo energía libre, y usar la Máquina A reversible, funcionando hacia atrás, para bajar el peso de tres unidades una distancia X y levantar el peso de una unidad una altura de una unidad. Esto devolverá el peso de una unidad a donde estaba antes, ¡y dejará ambas máquinas listas para ser utilizadas nuevamente! Por lo tanto, tendríamos movimiento perpetuo si Y fuera mayor que X, lo cual asumimos era imposible.
Con esas suposiciones, deducimos que Y no es mayor que X, por lo que de todas las máquinas que se pueden diseñar, la máquina reversible es la mejor.
Mi comprensión de lo que Feynman quiere decir con una máquina reversible es aquella que elevará y bajará continuamente el peso de 3 unidades una y otra vez al bajar y elevar el peso de una unidad. (Básicamente una máquina ideal tipo balancín que oscila los pesos hacia arriba y hacia abajo, una y otra vez, sin perder energía por fricción, etc.)
No entiendo cómo esta característica de la máquina se utiliza en su argumento. Es decir, supongamos que nuestra máquina reversible ideal A fuera reemplazada simplemente por otra máquina no ideal A ', que baja un peso de 3 unidades a una distancia X al elevar el peso de una unidad. ¿No podríamos simplemente reemplazar la máquina A con A ', y seguir la misma construcción exacta? A ' devuelve el peso de una unidad a su posición original, al mismo tiempo que baja el peso de 3 unidades a una distancia X, creando el resultado neto de elevar el peso de 3 unidades?
Claramente hay alguna falla en mi razonamiento, porque si ese fuera el caso, tendríamos que concluir que todas las máquinas de levantamiento de pesos, reversibles o no, deben levantar el peso de 3 unidades la misma distancia. El argumento de Feynman debe hacer uso de alguna propiedad de la máquina de movimiento reversible A, sin embargo, simplemente no puedo descifrar cuál es esa propiedad.
Ha habido bastantes preguntas sobre este tema en este sitio, incluyendo: Conferencias de Feynman: ¿Por qué una máquina de levantamiento de peso no reversible no puede levantar más alto que una reversible? Lo que Feynman quiso decir en la descripción de la máquina reversible y las palancas
Después de leer estos, aún no entiendo por qué es necesario que la máquina A en la máquina de movimiento perpetuo sea reversible (después de todo, la máquina A solo funciona hacia atrás).
Creo que mi problema viene de no entender exactamente lo que él quiere decir con máquinas reversibles e irreversibles.
Disculpas si la respuesta es extremadamente obvia, pero después de buscar durante bastante tiempo, aún no he logrado entenderlo.
