Ecuación de cantidad de movimiento
Un chorro de agua golpea una placa. Cuando el chorro choca con la placa y se dobla, ¿de dónde viene la fuerza sobre la placa? Arrastra la fuerza del chorro y siéntela. Cuanto más fuerte plantas el agua, más fuerte es empujada la placa, y ese empujón es el sitio donde cambió el momento.
El chorro choca con la placa y se dispersa de lado, y cuando arrastras la fuerza del chorro la fuerza sobre la placa crece. En tanto como la placa detuvo el momento del agua, la placa es empujada por la reacción. Dispara fuerte y te empujan fuerte de vuelta. Dispara suave y te empujan suave de vuelta.
Átalo en un volumen de control y mira el momento que entra y el que sale, y la estructura se muestra. La diferencia entre la flecha de momento que entra y la flecha de momento que sale es exactamente la fuerza aplicada al flujo. El momento no desaparece. Solo cambia la dirección, así que ese cambio aparece como una fuerza. Compara lo que entró y lo que salió en el tramo que envuelve la caja, y queda una fuerza.
Arrastra el ángulo de giro y cuanto más doblas el flujo mayor es el cambio de momento y mayor la reacción. Vuélvelo del todo por 180 grados y el cambio es el mayor, así que la fuerza se dobla. Desvíalo un poco y la fuerza es pequeña. Vuélvelo sobre sí mismo y la fuerza es la mayor.
En símbolos, F = ṁ Δv, el caudal másico por el cambio de velocidad. El caudal másico es ṁ = ρAv, así que F = ρAv·Δv, y cuando arrastras v la v crece en dos sitios y la fuerza crece como v al cuadrado. La rapidez y la cantidad hacen crecer la fuerza juntas.
Mira una manguera de bomberos y en tanto como la manguera dispara mucha agua rápido hacia fuera, la reacción empuja al bombero hacia atrás. Arrastra el caudal hacia arriba y la reacción salta, y un cohete avanza por el mismo principio, soplando gas hacia atrás. El momento enviado hacia atrás es la fuerza que empuja hacia delante.