¿Por qué no usamos motores de cohetes en los automóviles?

Si los motores de cohetes pueden alcanzar el 70% de eficiencia, ¿por qué no los usamos en los automóviles?

Los motores de combustión interna se vuelven cada vez menos eficientes con mayor velocidad debido a la ecuación de energía cinética (una unidad de combustible produce una unidad de velocidad^2), mientras que los motores de cohetes tienen una eficiencia constante (una unidad de combustible produce una unidad de velocidad) , ignorando el consumo de combustible.

Esta es una constante fundamental, ya que un motor de combustión interna empuja necesariamente contra la tierra en movimiento para propulsar el automóvil, y un motor cohete empuja efectivamente contra un gas que está estacionario frente al cohete.

Entonces, ¿por qué no usar un motor de cohete en un automóvil? ¿No sería más eficiente en combustible?

referencia para la cifra del 70 %: https://en.wikipedia.org/wiki/Propulsive_efficiency

¿Quizás porque no buscamos velocidad en un automóvil? ¿Y los cohetes no son seguros? Pero parece que si todo lo que buscas es la velocidad respecto al suelo, un cohete sería fundamentalmente más adecuado.
Abrasar a los peatones también sería negativo.
Los autos de @James ya tienen escape y las boquillas de los cohetes ya enfrían el gas por expansión
Me imagino que el mayor problema además de la seguridad es el costo, haría que la compra de automóviles solo sea algo para aquellos con grandes cantidades de ingresos disponibles.
@Triatticus Estoy preguntando: ¿por qué no usamos un motor con un pistón abierto, en lugar de un motor con un pistón cerrado que empuja contra el suelo? ¿Ustedes realmente entienden que la eficiencia de un automóvil disminuye con la velocidad? physics.stackexchange.com/questions/658234/… También me sorprende que los cohetes tengan una eficiencia comparable a la de los automóviles, ¡pero eso es lo que dice wikipedia!
@Matt: si la salida de la tobera de su cohete es equivalente al tubo de escape de un automóvil promedio, entonces su aceleración y velocidad máxima serán un problema.
@James, solo te estás sacando esto del culo, no te estás involucrando con el contenido de la pregunta
@Matt: Tienes toda la razón. Pero he estado haciendo dieta de ingeniería mecánica durante más de 30 años, por lo que mi producción de trasero no está nada mal. :)
El punto es que (1) la eficiencia del combustible del automóvil aumenta con la velocidad inversa, es decir, la eficiencia de un automóvil es 100 veces peor a 100 km/h, pero la eficiencia de un cohete es constante (2) un cohete en realidad obtiene una eficiencia comparable a la de un automóvil, aparentemente.
Los comentarios agresivos de @Matt generalmente atraerán la atención negativa, no hay necesidad de eso aquí.
OK @Triatticus, pero ¿entiendes a qué se refiere la pregunta? aparentemente, los autos usan legítimamente 100 veces más combustible para ir a 100 km/h => 101 km/h que a 0 km/h => 1 km/h. Esto no es cierto para los cohetes.
@Matt: No estoy tratando de exasperarte, así que lo siento si te pareció así. Su pregunta era por qué no usamos motores de cohetes en los automóviles, así que pensé que quería una lista de razones por las que un motor de cohetes no es apropiado. Proporcioné una de esas razones... escape peligroso.
@James jaja para nada. Creo que tenemos la respuesta: es que los motores de cohetes tienen una eficiencia casi nula a bajas velocidades. Y la afirmación sobre la eficiencia KE de los automóviles simplemente no es cierta. Toda la pregunta se basa en mi concepto erróneo.

Respuestas (1)

Creo que has leído mal el artículo. Dice que los motores de cohetes pueden alcanzar hasta el 70% η C , que es solo la eficiencia del ciclo (qué tan bien convierte la energía del combustible en energía mecánica). Esta no es la eficiencia de propulsión.

Desafortunadamente, para un cohete, gran parte de esta energía mecánica se usa para (desperdiciada) aumentar la KE del escape en lugar del cohete. Como menciona el artículo, la eficiencia óptima es cuando la velocidad de escape y la velocidad del cohete coinciden. Pero esto termina siendo horrible por el consumo de combustible.

Ser capaz de lanzar la masa de la tierra o la atmósfera hace que la propulsión regular sea mucho más eficiente.

En uno de sus comentarios, vinculó la pregunta Velocidad y energía cinética, violando la relatividad galileana y dijo que la eficiencia de un automóvil disminuye con la velocidad. Yo no estaría de acuerdo con esa afirmación. La pregunta era específicamente sobre la interpretación de la energía en diferentes marcos.

Si nos limitamos al marco donde el suelo está en reposo (un marco muy válido para viajar en la tierra), entonces la eficiencia teórica de su automóvil de batería se acerca a 1 a medida que elimina la resistencia. La energía de la batería se puede transferir a la KE del vehículo casi en su totalidad debido a que la tierra es muy masiva.

Oh, gracias, esto tiene mucho más sentido. Entonces, ¿la eficiencia propulsora es sustancialmente menor al 1%?
La eficiencia propulsora depende de la velocidad del cohete y la velocidad del escape. Para un cohete que se mueve a alta velocidad, la eficiencia puede ser muy alta. Pero para un cohete que parte del reposo, la eficiencia es cercana a cero.
¡Está bien! Sí, esto tiene sentido. Estaba confundido por la afirmación sobre los cohetes: <una unidad de combustible suma una unidad de velocidad, ignorando la ecuación del cohete>.
Eso es correcto. Es una relación constante, pero eso no significa (especialmente a bajas velocidades) que sea una relación eficiente. Una unidad de velocidad a baja velocidad requeriría un poco de energía para un automóvil. Pero se necesita una gran cantidad de energía para el cohete.
Gracias @BowlOfRed. Estoy confundido de nuevo. Si el cohete agrega velocidad linealmente con el combustible, ¿su velocidad no superará eventualmente la relación sqrt (combustible y velocidad al cuadrado) que debería ser óptima a través de la conservación de energía?
Suponiendo que no se quede sin combustible, sí. Un cohete (a alta velocidad) puede superar el 100% de eficiencia. Lo hace ralentizando el combustible en lugar de acelerarlo. Pero debe tener combustible de alta velocidad para lograr esto (y gastó energía antes para que eso suceda).
muchas gracias. ¡Esto me ha mantenido despierto por la noche!
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