De vez en cuando, los usuarios honestos de Internet están intrigados por los informes del motor de microondas EmDrive, que consiste en un generador de microondas y un resonador, y crea tracción en violación de las leyes de conservación. A partir de las descripciones populares de la invención, es imposible comprender el principio de su acción, incluso entre los autores titulados. Parece que simplemente no lo conocen.
Decidí profundizar un poco más y encontré lo que estaba buscando en al menos dos fuentes:
Descripción de
la patente de Roger Scheuer y
artículo de Scheuer .
La invención es esencialmente un resonador de ondas de radio cerrado delimitado por una superficie cónica y dos superficies planas - "cubiertas", como se muestra en la Fig. 1:
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Fig. 1
Resulta que el principio de operación reivindicado era que cuando la onda electromagnética se mueve hacia el extremo estrecho del resonador, la velocidad de la onda grupal (V1) disminuye, cuando se mueve hacia la ancha aumenta (V2). Por lo tanto, la reacción cuando la onda se refleja desde el extremo ancho del resonador debe ser mayor que la del estrecho.
El empuje resultante (F) debe dirigirse hacia el extremo ancho.
De hecho, se sabe por la teoría de las guías de onda que la velocidad del grupo de una onda cerca de una frecuencia crítica depende en gran medida del diámetro de la guía de onda (aparentemente, EmDrive consideró este cono como una guía de onda con una sección transversal variable).
Además, la dependencia directa del impulso de la onda con respecto a la velocidad del grupo no contradice la teoría. Pero, en primer lugar, el campo electromagnético dentro del resonador se considera el resultado de una superposición de ondas, cada una de las cuales, cuando se mueve entre las paredes, no recibe ningún incremento de velocidad y momento en valor absoluto, solo cambia de dirección cuando se refleja desde las paredes. Por lo tanto, estas ondas no dan razón para dudar de la ley de conservación del momento.
En segundo lugar, las ondas transportan un impulso no solo a lo largo del eje de la guía de ondas o resonador, sino que también crean presión (P) en la pared cónica (Fig. 1). La resultante de esta presión tiene un componente axial (F1) dirigido opuesto a la fuerza de tracción (F) declarada por Scheuer. No tuvo en cuenta este componente, pero no hay razón para dudar de que estas fuerzas se equilibrarán entre sí.
Mi deseo de llegar a la verdad se debió al hecho de que hace mucho tiempo se me ocurrió un motor similar sin retroceso, solo que con una idea más simple y obvia, que propongo para asegurarme.
Para hacer esto, considere las fuerzas que actúan en el marco con la corriente i (Fig. 2, arriba),
cuyas propiedades subyacen al funcionamiento de la mayoría de los motores eléctricos. Las fuerzas (F) que actúan sobre los elementos del marco tienden a romperlo. En este caso, cada elemento del marco corresponde a otro con la dirección opuesta de la fuerza que actúa sobre él, de modo que su resultante es igual a cero.
Fig.2Elimine una parte del marco, como se muestra en la Figura 2 a continuación. La corriente continua ya no puede fluir, pero para una corriente alterna el espacio no es un obstáculo debido a la capacitancia de los extremos abiertos del marco. Esta corriente a través del vacío se llama corriente de polarización; juega un papel importante en la teoría de Maxwell del campo electromagnético.
Como puede ver, la fuerza F aplicada al elemento derecho del marco ahora no está equilibrada por el elemento izquierdo, que no está allí y el marco debería recibir impulso, contrario a la ley de conservación.
La corriente en un marco tan abierto puede no ser muy pequeña. Si la frecuencia actual se aproxima al resonante para tamaños dados (la teoría de las líneas largas), su valor se aproxima a la corriente de cortocircuito.
Por cierto, la radiación en este argumento no juega un papel, ya que puede colocar el marco en la pantalla o reemplazarlo con un segmento de una línea coaxial cerrada. Se construyó y probó un modelo de dicho dispositivo, pero no llegó a las publicaciones ni a la fama mundial.
PD: probé la idea con un marco en un dispositivo de un resonador coaxial de cuarto de onda y un generador de tubo sintonizado a una frecuencia de aproximadamente 400 MHz. La forma de un resonador coaxial es un segmento muy ampliado de una línea de transmisión coaxial cerrada en un extremo. El resultado fue cero.
La descripción no es una oferta para construir y experimentar, es un buen ejemplo de una paradoja física que todo lector puede intentar resolver.