El impulso específico es normalmente se define como:
$$I_{sp} = \frac{F_T}{\dot m ~ g_0} $$
Esto sale en segundos. Lo interpreto de la siguiente manera: Si quiero $F$ Newtons de empuje, cada segundo debo quemar una cantidad de combustible que pesa $F/I_{sp}$ Newtons en la Tierra. (basado en esta página ; fui con mi mejor conjetura en cuanto a si libra es la libra de fuerza o masa)
Me parece que podría haberse definido como:
$$I_{sp} = \frac{F_T}{\dot m} $$
Esto sale en metros por segundo. Entonces podríamos decir: $m$ kg de combustible por segundo te da $F$ Newtons de empuje. Alternativamente, es la velocidad de escape.
La segunda versión tiene muchas ventajas. Hay menos términos, es más fácil de enunciar intuitivamente y no hay confusión sobre la gravedad del planeta a utilizar . Es cierto que la pregunta vinculada resulta ser específicamente mi confusión, pero considera un cohete que está destinado a funcionar sólo en el espacio. ¿Qué sentido tiene hablar de cuánto pesaría el combustible de este cohete si lo trajéramos a la Tierra (en lugar de cuánto combustible hay realmente es (es decir, la masa)?
La página de Wikipedia lo dice:
La ventaja de esta formulación es que puede utilizarse para cohetes, en los que toda la masa de reacción se lleva a bordo, así como para aviones, en los que la mayor parte de la masa de reacción se toma de la atmósfera. Además, da un resultado que es independiente de las unidades utilizadas (siempre que la unidad de tiempo utilizada sea el segundo).
Pero no veo cómo esto es una ventaja de la definición de segundos frente a la definición de metros/segundos:
- Si habláramos de la cantidad de combustible que utilizan los motores en lugar del peso de la cantidad de combustible, parece que podríamos compararlos con la misma facilidad.
- "Independiente de las unidades utilizadas" me resulta totalmente confuso: la propia afirmación capitula que no es realmente independiente, sólo utiliza una unidad en lugar de dos. Pero la unidad eliminada es el metro, que es una unidad desconcertantemente común para querer eliminarla (a menos que se trate de una referencia a una cierta excentricidad de los ingenieros americanos ).
Cuando miro las discusiones sobre cohetería y motores a reacción en Internet, casi siempre veo que el impulso específico se da en segundos. En la sección de discusión de la misma página de Wikipedia, un usuario furioso se queja incluso de la sugerencia de la definición en metros/segundos:
Es extraño que los aficionados discutan sobre el significado de una palabra que todos los profesionales capacitados en el campo de la propulsión no tienen ningún problema en acordar que sólo significa una cosa: "IMPULSO POR PESO". No por masa, ni por volumen, ni por mol [...]
Como aficionado, me parece que incluso las exageraciones que pretendían un efecto cómico son superiores a la definición de los segundos: Al menos los moles y el volumen (si mantienes el combustible dentro del depósito) son propiedades del combustible, que no dependen del lugar donde se miden, a diferencia del peso. Esto, teniendo en cuenta que el peso no sólo varía en la teoría, sino también en la práctica -si se trata de motores de cohetes de los que estamos hablando, probablemente experimentarán aceleraciones gravitacionales muy diferentes de $g$ .
Aunque el comentario citado parece tener un tono un poco elitista, parece que no deja de ser cierto: Como he señalado antes, los profesionales hacer parecen estar de acuerdo con esta definición de "impulso por peso".
Mi pregunta: ¿Por qué los profesionales parecen coincidir en definir el impulso específico en función del peso del combustible en la Tierra, y no de su masa? ¿Hay alguna ventaja en hacer esto, ya que parece haber desventajas?
