Empuje

El empuje es una tensión de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de Newton. Cuando un sistema expele o acelera masa en una dirección (acción), la masa acelerada causará una fuerza igual en dirección contraria (reacción). Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada por un sistema se acelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleración a, experimentada por la masa:

Fuerzas sobre un perfil alar.

Un avión genera empuje hacia adelante cuando la hélice que gira empuja el aire, o expulsa los gases expansivos del reactor, hacia atrás del avión. El empuje hacia adelante es proporcional a la masa del aire multiplicada por la velocidad media del flujo de aire.

Similarmente, un barco genera empuje hacia adelante (o hacia atrás) cuando la hélice empuja agua hacia atrás (o hacia adelante). El empuje resultante empuja al barco en dirección contraria a la suma del cambio de momento del agua que fluye a través de la hélice.

Un cohete (y toda la masa unida a él) es propulsado hacia adelante por un empuje igual y en dirección opuesta a la masa multiplicada por su velocidad respecto al cohete.

Ejemplos

El motor de cohete ruso RD-180 produce 3.820 kN de empuje a nivel del mar y tiene una masa en vacío de 5.307 kg. Utilizando una gravedad de 9,80665 m/s², la relación empuje a peso se calcula como sigue: (1 kN = 1000 N = 1000 kg⋅m/s²)

 Aviones

La relación empuje a peso y la carga alar son los dos parámetros más importantes para determinar el rendimiento de un avión.^[1] Por ejemplo, la relación empuje a peso de un avión de combate es un buen indicador de la maniobrabilidad del aparato.^[2]
La relación empuje a peso varía constantemente durante el vuelo. El empuje varía con la configuración del acelerador, la velocidad aerodinámica, la altitud y la temperatura del aire. El peso varía con la cantidad de combustible disponible y los cambios de carga. Para un avión, la relación empuje a peso calculada suele ser el empuje estático máximo a nivel del mar dividido por el peso cargado.^[3]