Page 121 - Libro Hipertextos Fisica 1

Componente: Procesos físicos

3.5 Los sistemas de propulsión F gases
sobre cohete
Los sistemas de propulsión como el empleado para producir el mo-
vimiento de los cohetes son una aplicación del principio de acción y
reacción (figura 11). En este caso, los gases que escapan del combustible
quemado son expulsados por la parte posterior del cohete y, en conse-
cuencia, el cohete experimenta aceleración hacia adelante debida a la
fuerza que ejercen los gases expulsados.
Pero, ¿por qué un cohete se puede mover sin la interacción de cuerpo
alguno? Supongamos que el cohete inicialmente se encuentra en reposo,
entonces la cantidad de movimiento total del sistema es igual a cero. Una
vez en movimiento, la cantidad de movimiento de los gases que escapan F cohete
es igual a la cantidad de movimiento del cohete, aunque opuesta. Cuando sobre gases
el cohete expulsa los gases, además de recibir aceleración por efecto de
la fuerza que le ejercen los gases, disminuye su masa, lo cual contribuye
a que experimente un aumento en la rapidez.
Figura 11. Cohete impulsado por un sistema
En síntesis, en el movimiento de los cohetes se conjugan dos factores: el de propulsión.
primero es la fuerza que ejercen los gases expulsados, la cual es reacción
a la fuerza que la nave les ejerce al expulsarlos. El segundo factor es la
continua disminución de la masa, lo cual aumenta su rapidez.
En el despegue de un cohete, los gases son expulsados a miles de me-
tros por segundo. Algunos cohetes se denominan cohetes de múltiples
etapas, debido a que en su trayecto, se despojan de algunas partes. En
consecuencia, su masa disminuye significativamente aumentando de
esta manera su rapidez.

EJEMPLO

Un pequeño carro provisto de un cañón cuya masa total 1 m/s
es 20,0 kg se mueve con velocidad de 5,0 m/s hacia la
derecha. En determinado instante dispara un proyectil
de 1,0 kg con una velocidad de 1,0 m/s, con respecto a vcarro
5 m
la vía. Determinar la velocidad del carro con respecto a
la vía después del disparo.

Solución:
Antes del disparo, la cantidad de movimiento del sistema es:
p antes 5 m inicial carro ? v inicial carro
p antes 5 20,0 kg ? 5,0 m/s 5 100 kg ? m/s
Después del disparo, la cantidad de movimiento del sistema carro proyectil es:
p 5 m ? v 1 m ? v
después proyectil proyectil restante carro carro
p después 5 21,0 kg ? 1,0 m/s 1 19,0 kg ? v carro
Como:
P 5 p
antes después
100 kg ? m/s 5 21,0 kg ? 1,0 m/s 1 19,0 kg ? v Al remplazar
carro
v carro 5 5,3 m/s Al calcular
La velocidad del carro después del disparo es 5,3 m/s.

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