energie oplaan in de vorm van massa en gebruiken als voortstuwing

[HansH]

dit topic is afgesplitst vanuit het topic 'gyroscopic propulsion' omdat het daar naar mijn idee teveel ondergesneeuwd raakt.

het idee is alsvolgt:

energie kun je oplaan in de vorm van massa vanwege het equivalent zijn van massa en energie, bijvoorbeeld:
-een lege batterij is lichter dan een volle batterij
-een stilstaand vliegwiel is lichter dan een snel draaiend vliegwiel
-een kopje koude koffie is lichter dan hetzelfde kopje hete koffie (mits er geen koffie verdampt)

nu had ik het idee om dat principe te gebruiken om aandrijving te maken in de ruimte bijvoorbeeld:
stap1) accu is leeg (massa=m), versnellen naar rechts met een kracht F gedurende t1 seconden
stap2) accu opladen
stap3) accu is vol, (massa=m+delta_m) versnellen naar links met een kracht F gedurende t1 seconden
stap4) accu ontladen
terug naar stap 1 en procedure herhalen.
ik had ook al een berekening gemaakt met een plaatje erbij in het andere topic

propulsion_batterij 756 keer bekeken

dit idee lijkt ergens een probleem te bevatten omdat men ervanuit gaat dat er geen netto impuls gegenereerd kan worden (actie is reactie) terwijl dat hier wel zo lijkt te zijn. feitelijk sla je energie op als massa terwijl die massa beweegt. daarna haal je de energie er uit en remt de massa af. netto hou je dan echter een impuls over dus zou je daarmee iets kunnen aandrijven in de ruimte zonder raket aandrijving dus zonder massa uit te stoten.

Waar gaat dit idee mank?

[HansH]

ik heb even wat belangrijke stukje gecopieerd om herhaling van zetten te voorkomen:
via https://www.physicsforums.com/threads/m ... st-7264071 heb ik al een penalty gekregen omdat hierover beginnen 'not done en tegen de regerls' is
Zodra je maar even buiten de platgetreden paden treedt kun je het vergeten wat betreft behulpzame reacties vanuit de academische wereld. (Enkele vriendelijke wetenschappers uitgezonderd die daar nog wel de tijd voor nemen.)

eigenlijk dus een soort carnot cycle maar dan via relativiteit. op de heenweg stop je er meer energie in dan je er op de terugweg uithaalt omdat je tijdelijk ergens massa toevoegt.

Heeft je batterij na het opladen nog precies dezelfde snelheid als direct daarvoor?
ja want in het referentieframe van de batterij staat die stil tijdens het opladen. dus waarom zou die gaan bewegen als ik hem oplaadt en indien ja hoe weet de batterij dan welke kan die op moet versnellen tijdens het laden?

die 2 krachtstoten worden immers geleverd door het apparaat wat de batterij moet versnellen of afremmen. en dat apparaat moet natuurlijk over 1 cyclus een snelheid 0 blijven houden.

[HansH]

lijk moet zijn:
https://www.physicsforums.com/threads/m ... st-7264060
(ik kan het bericht niet meer wijzigen)

[HansH]

viewtopic.php?p=1262364#p1262364
'@Regor Goed idee! Het gaat om de massa, dus de accu kan ook vervallen. Je construeert een apparaat dat eerst een steen met massa m door middel van een krachtstoot J vanuit rust versnelt tot een snelheid v. Dan voegt het apparaat daar nog een tweede steen met massa m aan toe en vertraagt dat paar stenen weer door middel van een krachtstoot -J. Vervolgens wordt de toegevoegde steen weer terzijde gelegd. Dus dit apparaat zou dan volgens HH als gevolg van de beschreven procedure een netto impuls genereren.

Een leuk zoekplaatje inderdaad: zoek de denkfout. Ik heb in dit verhaal een cruciaal detail weggelaten om het niet al te gemakkelijk te maken. Wie het begrip impuls begrijpt zal vinden welk gegeven aan het verhaal ontbreekt. De relativiteitstheorie heb je hier niet nodig...'

[HansH]

viewtopic.php?p=1262364#p1262364
De relativiteitstheorie heb je hier niet nodig...'

maar het idee werkt in jouw voorstel om die reden dan ook niet.
De reden is dat je massa die je erbij plakt ook eerst zult moeten versnellen dus impuls toe moet voegen.
De massa die ik er via toevoegen van energie aan vast plak hoef je niet eerst te versnellen omdat die bv via een zonnepaneel als licht de batterij bereikt in diens eigen stilstaande referentieframe. dat is dus het essentiele verschil.
of iemand moet aan kunnen tonen dat je het ontvangende licht eerst moet versnellen om het in het zonnepaneel op te kunnen nemen, maar dat lijkt me tegenstrijdig met de relativiteits theorie en referentieframes.

[wnvl1]

stap1) accu is leeg (massa=m), versnellen naar rechts met een kracht F gedurende t1 seconden

Ter aanvulling hier een relativistische berekening voor Stap 1.

Uitgangspunten:

* Massa in rust: \(m\)
* Kracht: \(F\) (constant, naar rechts)
* Duur van de kracht: \(t_1\)
* Beginsnelheid: \(v_0 = 0\)
* Arbeid: energie die geleverd wordt aan het systeem, oftewel: toename van kinetische energie

De relativistische kinetische energie is:

$$
K = (\gamma - 1)mc^2 \quad \text{met} \quad \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}
$$

De arbeid geleverd door de kracht is gelijk aan de toename in kinetische energie:

$$
W = (\gamma(v) - 1)mc^2
$$

We moeten dus de snelheid \(v(t_1)\) vinden na tijd \(t_1\) onder invloed van kracht \(F\).

In de relativistische mechanica is de snelheid als functie van tijd bij constante kracht \(F\) (uitgaande van \(v(0) = 0 \)):

$$
v(t) = \frac{Ft}{m} \cdot \frac{1}{\sqrt{1 + \left(\frac{Ft}{mc}\right)^2}} \cdot c
$$

Dus na tijd \(t_1\):

$$
v(t_1) = \frac{Ft_1}{m} \cdot \frac{c}{\sqrt{1 + \left(\frac{Ft_1}{mc}\right)^2}}
$$

Je kunt dit invullen in de gamma-factor:

$$
\gamma(t_1) = \frac{1}{\sqrt{1 - \left(\frac{v(t_1)}{c}\right)^2}} = \sqrt{1 + \left(\frac{Ft_1}{mc}\right)^2}
$$

Geleverde arbeid \(W\):

$$
W = (\gamma(t_1) - 1)mc^2 = \left(\sqrt{1 + \left(\frac{Ft_1}{mc}\right)^2} - 1\right)mc^2
$$

[wnvl1]

stap2) accu opladen

Hier zou nu ook eens een berekening voor gemaakt moeten worden uitgaande van een modelprincipe waarmee de batterij opgeladen moet wordt. Nadien kan je de andere stappen dan gaan uitrekenen.

[HansH]

wat je hier als ik het goed begrijp aan het doen bent is een massa versnellen rekening houdend met relativistische verschillen tussen referentieframe van stilstaande waarnemer en meebewegend frame van de batterij. De batterij in dezelfde toestand versnellen en weer afremmen zal denk ik dan als gevolg hebben dat die een iets ander verband volgt tussen tijd en snelheid, maar wel weer op 0 snelheid komt.
blauw is niet relativistisch gezien, dan kun je doorversnellen tot v=oneindig
groen is relativistisch dan kun je doorversnellen tot c
in het gebied waar wij het hier over hebben van hele lage snelheden vallen groen en blauw volledig samen.
dus ik zie nog niet hoe je met die ingewikkelder berekening een verschil kunt laten zien tgv de cyclus die ik gebruik.

[HansH]

de geleverde arbeid die jij berekent kun je zien als massatoename van de batterij, maar dat is dan de massatoename tgv versnellen en niet tgv opladen.

[HansH]

een lege batterij zal de groene of blauwe curve volgen afhankelijk welke je gebruikt. De opgeladen batterij is zwaarder dus zal een iets andere curve volgen. maar 2x dezelde kracht toevoeren met zelfde tijd alleen tegengesteld zal in beide gevallen weer v=0 opleveren.
maar halverwege overstappen op een andere curve van lege naar volle batterij levert volgens mij in beide berekeningen een netto rest impuls.

[Regor]

Aan HansH,

overstappen ???
Is het een omnibus ?

[HansH]

viewtopic.php?p=1262384#p1262384
''Bij het plaatsen van de tweede steen voeg je extra impuls toe als die steen op snelheid v toegevoegd wordt.''
professor puntje zei:
Dat is inderdaad volgens mij de grondfout die HH maakt. Hij vertikt het om daar rekening mee te houden

hij vertikt het niet (dat is trouwens weer op de man spelen en niet op de bal, maar goed laat maar even zo), maar hij kan daar niet achter staan zoals ook al eerder gezegd:

'Heeft je batterij na het opladen nog precies dezelfde snelheid als direct daarvoor?
ja want in het referentieframe van de batterij staat die stil tijdens het opladen. dus waarom zou die gaan bewegen als ik hem oplaadt en indien ja hoe weet de batterij dan welke kan die op moet versnellen tijdens het laden?'

en toen gaf professor puntje het op, dus ik wacht nog op een inhoudelijke reactie als je er mee verder wilt.

[HansH]

Aan HansH,

overstappen ???
Is het een omnibus ?

of een lijndienst bus?

[wnvl1]

'Heeft je batterij na het opladen nog precies dezelfde snelheid als direct daarvoor?
ja want in het referentieframe van de batterij staat die stil tijdens het opladen. dus waarom zou die gaan bewegen als ik hem oplaadt en indien ja hoe weet de batterij dan welke kan die op moet versnellen tijdens het laden?'

en toen gaf professor puntje het op, dus ik wacht nog op een inhoudelijke reactie als je er mee verder wilt.

Dat is aan jou om te specificeren. Jij moet een volledig gedachteexperiment vastleggen waarbij een batterij opgeladen wordt. Je moet exact vastleggen hoe dat opladen gebeurt en laten zien dat het strijdig is met de wet van behoud van impuls.

Dat is niet evident zoals ik eerder al zei.

[wnvl1]

dus ik zie nog niet hoe je met die ingewikkelder berekening een verschil kunt laten zien tgv de cyclus die ik gebruik.
versnelling_relativistisch.png

Als je rekening wil houden met de toename in massa van een opgeladen batterij, dan moet de rest van de berekeningen ook relativistisc. Die verschillen zijn relevant gezien de miniscule toename in massa van een volle batterij.