¿Podría funcionar el motor helicoidal?

Un motor helicoidal se describe originalmente en este artículo de la NASA ; ver también la explicación de youtube de Anton Petrov

El problema puede estar relacionado con la alimentación del dispositivo. El documento original utiliza iones en un toroide para empujar la nave, generados por una gran fuente de energía (como la nuclear o la fusión). Pero, ¿y si fuera una rueda de reacción física?

Si imparte una gran cantidad de momento angular dentro de la rueda, esa energía adicional no le daría a la rueda más "masa", ya que la energía es masa. Entonces su nave podría "empujarse" fuera de la rueda (impartiendo una fuerza positiva en su nave y una negativa en la rueda). Luego, antes de que la rueda empuje hacia atrás (al final de tu nave), usas otra rueda (una rueda de almacenamiento) para capturar el momento angular y almacenarlo. Esto reduce la masa de la rueda de reacción principal y cuando "empuja" hacia atrás en su nave, su masa es menor (impartiendo menos fuerza negativa en su nave y permitiendo una ganancia neta). Luego, después de que la rueda viaja con su nave nuevamente, vuelve a impartir la energía a la rueda principal desde la rueda de almacenamiento y su nave una vez más se aleja de ella (y repite con la mayor frecuencia posible).

Si se usa este método, el impulso inicial en la rueda de reacción principal podría generarse antes de que se lance la nave y, por lo tanto, el único problema es mantener la transferencia de energía de una rueda a la otra con la menor fricción posible. Sin duda, debe agregar algo de energía a medida que la nave viaja para compensar lo que se pierde por la fricción, pero luego la cantidad es mucho menor que el diseño de iones propuesto. ¿O son estas dos ideas más o menos la misma cosa pero vestidas de manera diferente?

¿Podría esto funcionar?

Estrechamente relacionado physics.stackexchange.com/questions/508747/… . Si bien los físicos lo descartan como algo no convencional, algunos de los comentarios son útiles. En particular, uno de @knzhou que citaré a continuación.
Citando: La dinámica relativista es diferente de la dinámica newtoniana en muchos aspectos. La fuerza ya no es paralela a la aceleración. La aceleración se hace más difícil cuanto más rápido se mueve un objeto. Puedes imitar algunos de estos cambios simplemente fingiendo que todavía tienes la dinámica newtoniana pero la masa puede cambiar con la velocidad, pero no usamos este lenguaje en física porque es engañoso: hay muchos efectos que esta idea no puede capturar. (Por ejemplo, el hecho de que la fuerza no sea paralela a la aceleración). Es una analogía muy frágil que provoca muchos errores conceptuales. – knzhou 17 de octubre a las 19:32
¿Cómo llegaste a esa conclusión @uhoh? Debo señalar que mi pregunta fue editada. Lo que originalmente quise decir es que las descripciones, como la de Anton que menciono en la publicación, parecen centrarse en la cantidad de energía que consumen. Pero la verdadera pregunta es si sería un motor realmente funcional o fallaría. Yo mismo dudo que pueda funcionar pero no veo nada en la física que presente un problema.
@Steve, lo siento por no verificar otros intercambios de pila, todo lo que miré fue espacio cuando busqué duplicados, pero me temo que realmente no entiendo la cita que publicaste. Revisé la publicación original de knzhou pero no parece explicar más que eso. Si entiendes más, ¿puedes dar más detalles?
@JayLaughlin Ahora veo en el historial de edición que su pregunta fue editada extensamente por alguien que luego escribió una respuesta a la versión editada y luego eliminó esa respuesta. Voy a publicar una breve respuesta ahora, pero creo que en este caso particular, debe sentirse libre de revertir su pregunta al formulario original o editarla más para que la pregunta pregunte exactamente qué es lo que le gustaría preguntar.
@JayLaughlin Creo que la cita básicamente dice lo mismo que la excelente respuesta de uhoh a continuación

Respuestas (1)

tl; dr:

El problema es que esta idea se basa en un malentendido fundamental de la Relatividad Especial.

+

segunda ley de newton de F = metro a no funciona, exactamente, en la Relatividad Especial.

+

Pero si en cambio escribes la segunda ley de Newton como F = d pag / d t , dónde pag es el impulso, esto funciona exactamente (y por igual para todos los observadores), incluso en la Relatividad Especial.

La fuente citada en la pregunta es Helical Engine (el PDF de las diapositivas) escrito por David Burns, Gerente de Ciencia y Tecnología, Office Marshall Space Flight Center.

Todavía estoy buscando la cita, pero creo que leí recientemente que Burns admite fácilmente que el tratamiento parece violar la conservación de la energía y, por lo tanto, es sospechoso. Al presentar la idea en forma de diapositivas, en una reunión de científicos e ingenieros, el objetivo es permitir que otros examinen el tratamiento, ya que Burns aún no ha podido identificar una posible falla.

¡Esto está absolutamente bien! Así es como funciona la ciencia. El problema radica en los artículos de Internet de clickbaiting en los medios populares.

Tenga en cuenta la última sección en la diapositiva final de Conclusiones:

  • El concepto básico no está probado
  • No ha sido revisado por expertos en la materia
  • ¡Pueden existir errores matemáticos!

Diapositiva de conclusiones de la presentación del motor helicoidal de la NASA

Entonces echa un vistazo al artículo reciente publicado en Forbes. Aquí hay una breve sección del extenso artículo Por última vez, no, un ingeniero de la NASA no ha roto la física con un motor imposible

El artículo es completo y profundo y vale la pena leerlo en su totalidad para tener una mejor idea de cómo la conservación de la energía, la relatividad especial y la teoría electromagnética deben combinarse. El artículo lamenta imprudentemente (mi palabra) publicar artículos de clickbait que también se han puesto en la prensa popular al respecto.

Los detalles de la idea de Burns son fundamentalmente defectuosos de una manera que es muy común entre los no físicos. (Burns tiene un doctorado en ingeniería eléctrica).

[...]

El problema es que esta idea se basa en un malentendido fundamental de la Relatividad Especial. Es cierto que cuando aceleras un objeto cercano a la velocidad de la luz, la misma aceleración (o empuje) aumentará tu velocidad en cantidades mucho menores cuanto más rápido te muevas; segunda ley de newton de F = metro a no funciona, exactamente, en la Relatividad Especial. Ningún objeto puede moverse a la velocidad de la luz y, por lo tanto, a medida que continúas aplicando una fuerza a un objeto relativista, es como si estuvieras aumentando su masa, no solo su velocidad. Diferentes observadores estarán en desacuerdo sobre la masa y la velocidad del objeto.

Pero si en cambio escribes la segunda ley de Newton como F = d pag / d t , dónde pag es el impulso, esto funciona exactamente (y por igual para todos los observadores), incluso en la Relatividad Especial. Si Burns hubiera tenido en cuenta correctamente la cantidad de movimiento total del sistema caja+anillo, que debe incluir la energía/cantidad de los campos aplicados y las fuerzas requeridas para acelerar los componentes individuales (como el anillo) dentro de la caja, habría notado que la el momento total nunca cambia, incluso bajo transformaciones relativistas y colisiones de anillo/caja perfectamente elásticas.

En cambio, examinó el anillo solo, y eso lo llevó a sus errores matemáticos y a su conclusión insostenible. De hecho, los experimentos de objetivos fijos preexistentes en colisionadores de partículas ya han demostrado una conservación del impulso que sirve como contraejemplo de las expectativas de Burns. Su idea ya está muerta al llegar.

Máquina de movimiento perpetuo Popular Mechanics Fuente (haga clic para tamaño completo)

El movimiento perpetuo ha sido durante mucho tiempo el santo grial de los inventores y los inventores, pero viola las leyes de la física, incluida la tercera ley de Newton y las leyes de la termodinámica. El nuevo "motor helicoidal" de Burns es solo el último ejemplo de un autoengaño que se abre camino en las discusiones científicas principales. NORMAN ROCKWELL / CIENCIA POPULAR

Consulte también esta página de Reddit (que se encuentra aquí ) en la que esta publicación incluye:

El "documento" está en el servidor de informes técnicos de la NASA porque su autor es el director de la oficina de Ciencia y Tecnología en el centro espacial Marshall de la NASA. Es un gerente a nivel de CEO.

El error en el documento está en la física de nivel universitario.

[...]

Pero incluso muchos buenos estudiantes cometen errores tontos, es muy común. Afortunadamente sus errores no se sensacionalizan como este. Es una enorme cara-palma.

en su extensa crítica a la sobrepopularización de la charla.

Gracias por una buena respuesta, y especialmente por incluir la parte sobre cómo la segunda ley de Newton, tal como se formuló originalmente, todavía se cumple para casos relativistas; esto a menudo se malinterpreta. "Cuando la masa, en la interpretación de Einstein, se convirtió en una función de la velocidad, no fue necesario cambiar ni un ápice en las leyes de Newton". - Petr Beckmann en Una historia de Pi
@OrganicMarble Acabo de editar al final ("Ver también"). Solo para tu información
¿Podría funcionar el motor helicoidal?
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