Cohete

Todos sabemos que los cohetes ascienden porque "echan fuego". Pero, ¿cuál es la explicación física para convertir ese calor en una fuerza de empuje ascendente?. ¿Serías capaz de calcular, teóricamente, la fuerza de empuje?

Para entenderlo todo bien debemos apoyarnos en la ley de acción-reacción, así como en algunas propiedades de los gases.

Al producirse la combustión del combustible, se libera energía en forma de calor. Los gases resultantes de esta combustión aumentan su temperatura y presión. Como en el exterior la temperatura y presión son menores, los gases salen a gran velocidad.

La energía cinética de estos gases se puede calcular con la fórmula:

Por el principio de acción-reacción, si estos gases salen hacia abajo, el cohete irá hacia arriba con la misma energía.

Los principales inconvenientes de un cohete son:

*Los gases tienen una densidad muy baja. Para ello es necesario que salga un volumen de gas enorme en comparación con la estructura del cohete. O, por el contrario, gases a grandes velocidades.

*Parte de la fuerza que sufre el cohete hacia arriba se anula por efecto de la gravedad. Por ello, si el flujo de gases hacia abajo no es elevado, creará un empuje ascendente insuficiente para compensar la gravedad.

*Al principio el cohete pesa más. Conforme se va consumiendo su combustible se aligera. Esto hace necesario quemar más combustible al inicio que al final.

*Estabilidad: Este fue uno de los problemas a los que se enfrentaron los alemanes durante la II Guerra Mundial con los cohete V-1 y V-2

*Su baja eficiencia. La mayor parte de la energía liberada por el combustible sale en forma de calor con los gases.

*La combustión del combustible ha de ser muy rápida. Nunca se podría hacer, por ejemplo, un buen cohete que funcionara con carbón. Los mejores combustibles son los gaseosos (gas, hidrógeno, etc) acompañados de un comburente(oxígeno, aire,etc).