Empuje
El empuje es una fuerza de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de Newton . Cuando un sistema expulsa o acelera masa en una dirección, la masa acelerada hará que se aplique una fuerza de igual magnitud pero en dirección opuesta a ese sistema. [1] La fuerza aplicada sobre una superficie en una dirección perpendicular o normal a la superficie también se llama empuje. La fuerza, y por lo tanto el empuje, se mide usando el Sistema Internacional de Unidades (SI) en newtons (símbolo: N), y representa la cantidad necesaria para acelerar 1 kilogramo de masa a razón de 1 metro por segundo por segundo . . En ingeniería mecánica , la fuerza ortogonal a la carga principal (como en los engranajes helicoidales paralelos ) se denomina empuje estático .
Un avión de ala fija genera empuje hacia adelante cuando el aire es empujado en la dirección opuesta al vuelo. Esto se puede hacer de varias maneras, incluyendo las palas giratorias de una hélice , o un ventilador giratorio que empuja el aire desde la parte trasera de un motor a reacción , o expulsando gases calientes de un motor de cohete . [2] El empuje hacia adelante es proporcional a la masa de la corriente de aire multiplicada por la diferencia de velocidad de la corriente de aire. Se puede generar empuje inverso para ayudar a frenar después del aterrizaje invirtiendo el paso de las palas de la hélice de paso variable o usando un inversor de empuje en un motor a reacción.Las aeronaves de ala giratoria y las aeronaves V/STOL con vectorización de empuje utilizan el empuje del motor para soportar el peso de la aeronave, y la suma vectorial de este empuje hacia delante y hacia atrás para controlar la velocidad de avance.
Una lancha motora genera empuje (o empuje inverso) cuando las hélices se giran para acelerar el agua hacia atrás (o hacia adelante). El empuje resultante empuja al bote en la dirección opuesta a la suma del cambio de cantidad de movimiento en el agua que fluye a través de la hélice.
Un cohete es propulsado hacia adelante por una fuerza de empuje igual en magnitud, pero de dirección opuesta, a la tasa de tiempo del cambio de cantidad de movimiento del gas de escape acelerado desde la cámara de combustión a través de la tobera del motor del cohete. Esta es la velocidad de escape con respecto al cohete, multiplicada por la tasa de tiempo a la que se expulsa la masa, o en términos matemáticos:
Donde T es el empuje generado (fuerza), es la tasa de cambio de masa con respecto al tiempo (tasa de flujo másico de escape), y v es la velocidad de los gases de escape medida en relación con el cohete.
Cada uno de los tres motores principales del transbordador espacial podría producir un empuje de 1,8 meganewton , y cada uno de los dos propulsores de cohetes sólidos del transbordador espacial 14,7 MN (3.300.000 lbf ), juntos 29,4 MN. [3]