¿Cómo puede la física explicar el automóvil eólico que puede conducir a favor del viento más de 2 veces más rápido que el viento?

El automóvil concentra la energía del viento para hacerlo ir más rápido.

Si el automóvil tuviera una vela simple, podría ir tan rápido como el viento en condiciones ideales. La hélice en la parte trasera del automóvil actúa como una vela mucho más poderosa. Al agregar una hélice, el automóvil puede combinar la velocidad del viento con la velocidad del aire que sale de la hélice e ir aún más rápido.

Un avión puede viajar más rápido que el viento porque también tiene hélices para empujarlo hacia adelante. La diferencia es que estas hélices tienen una fuente de alimentación externa.

El límite es la eficiencia de su diseño y la lentitud con la que está dispuesto a acelerar. Puede usar un conjunto simple de engranajes para reducir el peso, pero luego sacrificará la aceleración o la velocidad máxima. La idea es genial, pero todavía no tenemos aplicaciones prácticas para ello.

Esta máquina no funciona como podría pensar que funciona. Parece que el viento hace girar una turbina que impulsa las ruedas. Pero eso es lo contrario de cómo funciona: las ruedas impulsan una hélice que empuja el vehículo hacia adelante.

La potencia se conserva en el vehículo: la potencia de entrada en las ruedas también es siempre igual (en la práctica, ligeramente mayor debido a la eficiencia de la conducción) que la potencia de salida a la hélice. Entonces no se crea energía de la nada.

Pero, el poder es igual a la fuerza x velocidad. Dado que la velocidad de la rueda es relativa al suelo, y la velocidad de la hélice es a través del aire. En dirección al viento, la velocidad del terreno es más alta que la velocidad del aire. Esto significa que, para un empuje dado desde el puntal, la resistencia sobre las ruedas será menor. Dado que el empuje es mayor que la resistencia, el vehículo acelera a favor del viento.

Se alcanza el equilibrio cuando la resistencia aerodinámica en la estructura del vehículo es igual a la diferencia entre el empuje de la hélice y la resistencia de la rueda. Para un vehículo con una hélice eficiente y una estructura de baja resistencia, es posible lograr una velocidad del viento mayor que la velocidad del viento.

Si cae el viento, de repente la velocidad de avance y la velocidad del aire son iguales, por lo que no hay un empuje general hacia adelante. Así que no podrías conducir indefinidamente sin viento.

La fuerza utilizada para hacer girar la turbina en el automóvil no es suficiente para superar la producción de energía de la turbina que gira.

Cuando el viento empuja la turbina, la empuja en un movimiento circular más que hacia atrás, lo que significa que el movimiento circular se puede convertir en energía cinética hacia adelante que es suficiente para sobrecargar la fuerza que empuja el automóvil hacia atrás.

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