Cambiar el momento de un flujo produce una fuerza
Un chorro de agua golpea una placa. Arrastra la fuerza del chorro para sentir de dónde viene la fuerza sobre la placa cuando el chorro choca y se desvía.
El chorro golpea la placa y se dispersa de lado. Arrastra la fuerza del chorro y la fuerza sobre la placa crece. Cuanto momento detiene la placa en el agua, la placa es empujada por la reacción.
Envuélvelo en un volumen de control y observa el momento que entra y sale. La flecha de momento entrante, la saliente, y su diferencia es justo la fuerza aplicada al flujo. El momento no se pierde, solo se redirige, y ese cambio aparece como una fuerza.
Arrastra el ángulo de desvío. Cuanto más giras el flujo, mayor el cambio de momento y mayor la fuerza de reacción. Inviértelo del todo a 180° y el cambio, y la fuerza, son máximos, el doble.
Como ecuación, F = ṁ Δv, el caudal másico por el cambio de velocidad. Como ṁ = ρAv, F = ρAv·Δv. Arrastra v y crece en dos lugares, así que la fuerza sube con v al cuadrado.
Mira una manguera de bomberos. Cuanta más agua lanza rápido, más fuerte la reacción empuja a los bomberos hacia atrás. Sube el caudal y el retroceso salta. Un cohete funciona igual, lanzando gas hacia atrás para impulsarse hacia adelante.