1. Acción (Escape del cohete): Cuando el motor del cohete se enciende, expulsa gases de alta velocidad o propulsor de su boquilla. Según la tercera ley de Newton, esta expulsión de masa crea una fuerza de acción en la dirección opuesta. Esta fuerza es el empuje que impulsa el cohete hacia adelante.
2. Reacción (movimiento de cohete): La expulsión del propulsor genera una fuerza de reacción igual y opuesta sobre el propio cohete. Esta fuerza de reacción actúa en dirección opuesta a los gases de escape y empuja el cohete hacia adelante. La magnitud de esta fuerza de reacción depende de la masa del propulsor expulsado y de la velocidad a la que es expulsado.
Básicamente, el motor del cohete genera empuje empujando el propulsor expulsado. La fuerza ejercida por el motor sobre el propulsor da como resultado una fuerza igual que actúa sobre el cohete en la dirección opuesta, lo que hace que acelere hacia adelante. Este mecanismo de acción-reacción permite a los cohetes superar la gravedad y realizar vuelos espaciales.
La ecuación para calcular el empuje producido por un cohete viene dada por:
$$Empuje =\dot{m} V_{escape}$$
Dónde:
- El empuje es la fuerza que actúa sobre el cohete en newtons (N)
- $\dot{m}$ es el caudal másico del propulsor en kilogramos por segundo (kg/s)
- $V_{exhaust}$ es la velocidad de los gases de escape en relación con el cohete en metros por segundo (m/s)
Al aumentar el caudal másico del propulsor o la velocidad de escape, o ambas, se puede aumentar el empuje producido por el cohete. Este principio subyace a las diversas técnicas de propulsión empleadas en los motores de cohetes, como los cohetes de combustible sólido, los cohetes de combustible líquido y los propulsores de iones.
La tercera ley de Newton también explica por qué los cohetes funcionan mejor en el vacío del espacio que en la atmósfera terrestre. En ausencia de resistencia del aire y arrastre gravitacional, la fuerza de reacción generada por el propulsor expulsado se traduce de manera más efectiva en movimiento hacia adelante, lo que resulta en una mayor aceleración y eficiencia de combustible.
En resumen, la tercera ley del movimiento de Newton constituye la base fundamental para comprender cómo los cohetes generan empuje y realizan viajes espaciales. Destaca la interacción entre la acción de expulsar el propulsor y la fuerza de reacción que impulsa el cohete hacia adelante, permitiendo la exploración humana y las misiones científicas más allá de la atmósfera de la Tierra.
