Описывать понятнее ситуацию - попытку стационарного движения быстрее ветра - можно бы лучше начать с другого конца.
Начать тогда не с движения быстрее ветра, а с движения пусть сколь угодно медленного, но строго против ветра.
Понятно, что стоящая, скажем, на зубчатых рельсах тележка с пропеллером (т.е. ветряком) в принципе могла бы двигаться против ветра. Дует ветер, ветряк вырабатывает некоторую мощность, и как-то тележку да сдвигает. Мощность ветряка всегда ненулевая, соответственно, всегда возможна (если пренебречь потерями) и некоторая ненулевая скорость против ветра - на которую хватает мощности, в данном случае определится она из соотношения Fs*u, где u - скорость тележки, а Fs - сила сопротивления всей конструкции (сила давления ветра с учётом и ветряка, сюда же можно и трение всчитать). Существенно, что даже и с любым трением как-то ползти всегда можно
Арифметика тут не очень получится, т.к. всё сильно нелинейно
Сопротивление - непосредственно сила лобового сопротивления - ветряка зависит от скорости, причём сильно нелинейно (вовсе не как V
2 ), т.к. зависит и от оборотов; при нулевых оборотах оно близко к нулю, при оборотах, стремящихся к бесконечности, сопротивление стремится к сопротивлению плоского диска того же диаметра. Но в общем баланс понятен - скорость растёт, пока развиваемая ветряком мощность (а она растёт!!!) не сравняется с мощностью, нужной для преодоления сопротивления (тоже растущего!).
Аналогия, кстати, с кулибинскими водоходами.