La masa de trabajo , también denominada masa de reacción , es una masa contra la cual opera un sistema para producir aceleración . En el caso de un cohete químico, por ejemplo, la masa de reacción es el producto del combustible quemado que se dispara hacia atrás para proporcionar propulsión. Toda aceleración requiere un intercambio de impulso , que puede considerarse como la "unidad de movimiento". El momento está relacionado con la masa y la velocidad, como lo indica la fórmula P = mv, donde P es el momento, m la masa y v la velocidad. La velocidad de un cuerpo se puede cambiar fácilmente, pero en la mayoría de los casos la masa no, lo que la hace importante.
En los cohetes, el cambio total de velocidad se puede calcular (usando la ecuación del cohete Tsiolkovsky ) de la siguiente manera:
Dónde:
El término masa de trabajo se utiliza principalmente en el campo aeroespacial . En ejemplos más "con los pies en la tierra", la masa de trabajo normalmente la proporciona la Tierra, que contiene tanto impulso en comparación con la mayoría de los vehículos que se puede ignorar la cantidad que gana o pierde. Sin embargo, en el caso de un avión la masa de trabajo es el aire, y en el caso de un cohete , es el propio combustible del cohete. La mayoría de los motores de cohetes utilizan combustibles ligeros ( hidrógeno líquido , oxígeno o queroseno ) acelerados a velocidades supersónicas. Sin embargo, los motores de iones suelen utilizar elementos más pesados como el xenón como masa de reacción, acelerados a velocidades mucho más altas mediante campos eléctricos.
En muchos casos, la masa de trabajo está separada de la energía utilizada para acelerarla. En un automóvil, el motor proporciona potencia a las ruedas, que luego aceleran la Tierra hacia atrás para hacer que el automóvil avance. Sin embargo, este no es el caso de la mayoría de los cohetes, en los que el propulsor del cohete es la masa de trabajo, además de la fuente de energía. Esto significa que los cohetes dejan de acelerar en cuanto se quedan sin combustible, independientemente de otras fuentes de energía que puedan tener. Esto puede ser un problema para los satélites que necesitan ser reposicionados con frecuencia, ya que limita su vida útil. En general, la velocidad de escape debe ser cercana a la velocidad del barco para una eficiencia energética óptima . Esta limitación de la propulsión de cohetes es una de las principales motivaciones del interés actual en la tecnología de propulsión de campo .
