Cantidad de energía hipotética de vuelo

[Rich072]

Hola soy nuevo en el foro, explicare mi pregunta y la aplicación:
Soy un escritor novato de una novela de fantasía, un mundo hipotético en el cual los humanos son capaces de entrenar (acumulando la energía del ambiente dentro de ellos mismos) así llegando a niveles imposibles para los humanos y claro son capaces de adquirir habilidades maravillosas. Si bien es fantasía quiero que tenga cierto grado de lógica, no quisiera que fuera algo así como: Por que yo lo digo así es.
La habilidad en la que estoy interesado es el vuelo, habrá múltiples métodos distintos y el mas básico, fácil e ineficiente es la propulsión a chorro, lo único que hacen es propulsarse utilizando su energía acumulada y así adquiriendo la habilidad del vuelo, por otro lado hay otro mas eficiente, rápido pero complicado que seria el método de la curvatura espacial (dado que pueden llegar a la inmortalidad comprenden las leyes de la física lo suficiente como para manipularlas por si mismos sin uso de tecnología), sin embargo entre los dos métodos debe haber algunos métodos alternativos.
El primer método es el uso de la presión (similar a la curvatura espacial) pero que solo seria viable en la atmósfera, en el espacio ya seria imposible y por tanto inútil.

El método en el que estoy interesado es el de un acelerador de partículas, tengo entendido que un acelerador de partículas es capaz de utilizar el electromagnetismo con virtualmente cualquier material (en esto tengo cierta duda) acelerándolo a velocidades increíbles (básicamente un cañón Gauss)
Mi pregunta es la siguiente: ¿Cuanta energía consumiría para acelerar una masa de 70 kilos a cierta velocidad con el método de propulsión a chorro? y la segunda pregunta ¿Cuanta energía consumiría acelerar la misma mas a la misma velocidad con el método del acelerador de partículas?

Esto con el objetivo de conocer si la cantidad de energía necesaria lo haría viable como un método de vuelo (en la novela) o si la energía requerida lo haría insostenible.

De antemano muchas gracias

[teclado]

Hola,

Antes que nada, bienvenido al foro.

Hay a quien no le gusta, pero a mí me encanta cuando se mezcla sutilmente la fantasía con principios físicos básicos.

Sea cual sea el método usado, la energía (la parte útil de la que gastes) necesaria para llevar un cuerpo de masa $m$ a una velocidad $v$ es la que da la energía cinética:

$\dst E = \frac{1}{2}mv^2$

O si quieres, en su versión relativista (para cuando las velocidades son comparables a la de la luz):

$E = \left (\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}} - 1\right )mc^2$

(Ten cuidado con las unidades al usar estas ecuaciones, si pones $v$ en metros por segundo, $c$ debe estar en metros por segundo. Si quieres ir a lo seguro utiliza siempre unidades del SI y haz las conversiones que creas oportunas con el resultado).

Los aceleradores de partículas, al menos un tipo de ellos sobre el que leí hace mucho, emplea microondas para acelerar partículas cargadas. Tampoco te creas que la propulsión a chorro es tan descabellada fuera de la atmósfera. En el espacio hay de media 1 átomo de hidrógeno por metro cúbico. Parece poco, pero si tu acelerador de partículas es suficientemente potente puedes recurrir a estas pocas partículas para acelerarlas a velocidades descabelladas (previa ionización con láser y atracción a una tobera con campos EM) y conseguir cierto impulso. De hecho ha habido diseños de naves espaciales (muy conceptuales, claro) que utilizan esta idea.

Sólo por dar ideas, también tengo que decir que la radiación electromagnética en sí misma proporciona cierto impulso cuando sale colimada en una dirección. No sé si lo llamaría propulsión a chorro (al fin y al cabo estás emitiendo un chorro de fotones), pero es perfectamente posible. La relación entre la energía emitida en forma de radiación y la velocidad que proporcionaría, si estuviera perfectamente colimada es la siguiente:

$E = \frac{mc}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}v$

O para velocidades más bajas:

$E = mcv$

En cuanto a la eficiencia de cada proceso, depende y mucho de la construcción de tu reactor. No estoy tan seguro de que un motor a reacción sea necesariamente menos eficiente que un acelerador de partículas mal construido (por ejemplo, sin superconductores, me parece que va a ser mejor el motor a reacción), pero hay muchas variables a tener en cuenta en cada caso y aquí sí que me pierdo con los cálculos.

Espero que saques adelante esa idea y sobre todo que disfrutes llevándola a término.

Un saludo.

[Rich072]

Muchas gracias, es un gusto estar aquí.

Pues es mi idea mezclar un poco de las leyes de la física llevándolos a niveles insospechados.

Ambas formulas me son extremadamente útiles. si bien actualmente el protagonista es muy débil para viajar tan rápido, en algún momento podrá viajar mucho mas rápido que la luz.

En el libro el protagonista tiene un cierto dominio de la electricidad, el puede crear electricidad sin problemas claro también es capaz de manipular las cargas, básicamente mi idea es que el cargara su cuerpo negativamente a la vez que crea un nodo con una carga positiva equivalente, esto lo impulsaría hacia el nodo, según tu explicación entonces se saltaría el paso del láser, tratare de comprender un poco las formulas para sacar la cantidad de energía y ver si seria viable.

En cuanto a variables no creo poder hacer demasiado pues, la física no es lo mio en realidad no se me da demasiado lamentablemente.

Espero lograrla sacar adelante, actualmente ya termine el primer libro de la saga, solo falta publicarlo jajaja.