Calcule el impulso específico de un motor de cohete a partir del empuje y el flujo másico del propulsor, o convierta entre impulso específico y velocidad de escape.
Specific Impulse — Isp = F / (ṁ · g₀)
Engine thrust en newtons (N).
Masa flow tasa de propellant en kilograms por second (kg/s).
Ingrese either el exhaust velocidad o el specific impulse. Switching el dirección converts el valor automatically.
Resolver para una variable faltante
Newtons (N). Leave blank un solve para thrust.
Kilograms por second (kg/s). Leave blank un solve para masa flow tasa.
Seconds (s). Leave blank un solve para Isp. Ingrese any two fields un solve el third.
Resultado
—
Ingrese los valores anteriores para calcular.
4 min de lectura3 pasos6 términos3 ejemplos6 preguntas frecuentesIsp = F / (ṁ × g₀) = ve / g₀
El impulso específico (Isp) es la forma estándar en que los ingenieros de cohetes miden cuán eficientemente un motor convierte el propelente en empuje.
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Paso a paso
Cómo usar esta calculadora
3 pasos▸
1
Ingresa el empuje y el flujo másico
En la pestaña Impulso Específico, ingresa el empuje del motor en newtons (N) y el flujo másico del propelente en kilogramos por segundo (kg/s). La calculadora actualiza el Isp y la velocidad de escape al instante mientras escribes.
2
O convierte directamente entre Isp y velocidad de escape
Cambia a la pestaña Velocidad de Escape para convertir entre las dos unidades de eficiencia del motor sin necesitar el empuje ni el flujo másico —ingresa cualquiera de los dos valores y elige la dirección; la calculadora convierte usando ve = Isp × g₀.
3
Despeja una variable faltante
En la pestaña Despejar, ingresa dos cualesquiera de empuje, flujo másico e Isp y deja el tercero en blanco —la calculadora lo despeja usando Isp = F / (ṁ·g₀), útil al dimensionar un sistema de propulsión a partir de especificaciones parciales.
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Referencia
Fórmula y metodología
2 fórmulas▸
Impulso específico
Isp = F / (ṁ × g₀) = ve / g₀
Isp es el impulso específico en segundos; F es el empuje en newtons; ṁ es el flujo másico del propelente en kg/s; ve es la velocidad de escape efectiva en m/s; g₀ es la gravedad estándar, 9.80665 m/s². El Isp mide cuán eficientemente un motor convierte la masa de propelente en empuje —un Isp mayor significa más empuje (o mayor duración de combustión) por kilogramo de propelente.
Velocidad de escape
ve = Isp × g₀
La velocidad de escape es la rapidez efectiva a la que el propelente sale del motor. Contiene la misma información que el Isp, solo que expresada en m/s en lugar de segundos —la constante de gravedad estándar g₀ convierte entre ambas.
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Glosario
Términos clave explicados
6 términos▸
Impulso específico (Isp)Una medida de la eficiencia de un motor cohete expresada en segundos: el empuje producido por unidad de tasa de flujo de peso del propelente. Un Isp mayor significa que el motor obtiene más empuje (o mayor duración de combustión) de la misma cantidad de masa de propelente.
Velocidad de escape (ve)La rapidez efectiva, en metros por segundo, a la que el gas de escape sale de la tobera del motor. Es directamente proporcional al impulso específico: ve = Isp × g₀.
Flujo másico (ṁ)La tasa a la que el motor consume la masa del propelente, medida en kilogramos por segundo (kg/s). También llamada tasa de flujo del propelente.
Empuje (F)La fuerza producida por el motor, medida en newtons (N). El empuje equivale al flujo másico multiplicado por la velocidad de escape: F = ṁ × ve.
Gravedad estándar (g₀)Una constante fija, 9.80665 m/s², usada por convención para relacionar el impulso específico (en segundos) con la velocidad de escape (en m/s) —es un factor de conversión de unidades, no la gravedad local real que experimenta el motor.
Eficiencia del coheteQué tan eficazmente un motor convierte el propelente en empuje útil. Los cohetes químicos típicamente alcanzan un Isp de 250–450 s; los sistemas de propulsión iónica y otros eléctricos pueden superar los 3,000 s al acelerar el propelente a velocidades de escape mucho mayores, a costa de un empuje mucho menor.
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Escenarios
Ejemplos del mundo real
3 ejemplos▸
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Ingeniero de propulsión
Motor de primera etapa querosene/LOX
Empuje (F) 500,000 NFlujo másico (ṁ) 170 kg/s
Isp = 500,000 / (170 × 9.80665) ≈ 300 s, con una velocidad de escape de unos 2,942 m/s —típico de un motor cohete de primera etapa de querosene/oxígeno líquido.
🛰️
Diseñador de naves espaciales
Etapa superior con propulsor iónico
Velocidad de escape (ve) 29,420 m/sDirección ve → Isp
Una velocidad de escape de 29,420 m/s se convierte en un Isp ≈ 3,000 s —diez veces más eficiente por kilogramo de propelente que el motor de querosene anterior, aunque los propulsores iónicos producen mucho menos empuje.
🧮
Analista de sistemas
Dimensionar el flujo másico a partir de un Isp objetivo
Empuje (F) 800,000 NImpulso específico (Isp) 300 s
Despejando el flujo másico faltante: ṁ = F / (Isp × g₀) = 800,000 / (300 × 9.80665) ≈ 271.9 kg/s —el flujo de propelente necesario para alcanzar el empuje objetivo con esa eficiencia.
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Referencia
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Análisis a fondo
Entendiendo el Impulso Específico y la Velocidad de Escape
El impulso específico (Isp) es la forma estándar en que los ingenieros de cohetes miden cuán eficientemente un motor convierte el propelente en empuje. Esta calculadora obtiene el Isp a partir del empuje y el flujo másico, convierte entre Isp y velocidad de escape, y despeja una variable faltante cuando solo tienes especificaciones parciales.
Cómo funciona el impulso específico
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El impulso específico se define como Isp = F / (ṁ × g₀), donde F es el empuje en newtons, ṁ es el flujo másico del propelente en kg/s, y g₀ = 9.80665 m/s² es la gravedad estándar. A pesar del término g₀, el Isp no trata de cómo se comporta el motor bajo la gravedad —g₀ es simplemente la constante que hace que las unidades resulten en segundos, una convención que permite a los ingenieros comparar motores usando un único número independiente de la gravedad.
El Isp equivale a la velocidad de escape dividida entre g₀ (Isp = ve / g₀), donde ve es la velocidad efectiva del escape que sale de la tobera. Ambos describen exactamente la misma eficiencia física —la ingeniería estadounidense tiende a citar el Isp en segundos, mientras que en contextos europeos y algunos científicos se cita ve directamente en m/s.
Por qué importa un Isp mayor
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Según la ecuación del cohete, el cambio total de velocidad (delta-v) que puede lograr un vehículo crece con la velocidad de escape —así que un motor con mayor Isp alcanza el mismo delta-v cargando menos masa de propelente, o alcanza un delta-v mayor con la misma carga de propelente. Los cohetes químicos (querosene/LOX, hidrógeno/LOX, propelentes sólidos) típicamente entregan un Isp en el rango de 250–450 segundos porque están limitados por la energía liberada en una reacción química. La propulsión eléctrica —propulsores iónicos, propulsores de efecto Hall— puede superar los 3,000 segundos al usar campos eléctricos para acelerar el propelente a velocidades de escape mucho mayores, pero el empuje producido es mucho menor, lo que hace que la propulsión eléctrica sea adecuada para maniobras de larga duración y bajo empuje en lugar de para el lanzamiento.
Despejar una variable faltante
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Como el Isp, el empuje y el flujo másico están relacionados por una sola ecuación, conocer dos cualesquiera te permite despejar el tercero —útil al comparar el Isp publicado de un motor contra un empuje objetivo para dimensionar el flujo de propelente requerido, o al calcular en sentido inverso el Isp a partir de datos de prueba de empuje y flujo medidos. Todas las entradas deben ser positivas; el empuje y el flujo másico se miden directamente, mientras que el Isp y la velocidad de escape siempre se derivan uno del otro mediante la constante de gravedad estándar.
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Preguntas
Preguntas frecuentes
6 preguntas▸
¿Cuál es la fórmula del impulso específico?+
Isp = F / (ṁ × g₀), donde F es el empuje en newtons, ṁ es el flujo másico del propelente en kg/s, y g₀ es la gravedad estándar, 9.80665 m/s². De forma equivalente, Isp = ve / g₀, donde ve es la velocidad de escape en m/s.
¿Por qué importa un impulso específico mayor?+
Un Isp mayor significa que el motor produce más empuje —o quema por más tiempo— por kilogramo de propelente. Según la ecuación del cohete, un motor con mayor Isp alcanza un cambio de velocidad (delta-v) dado usando menos masa de propelente, por lo que los motores eficientes son tan valiosos para los vuelos espaciales.
¿Cómo convierto la velocidad de escape a Isp?+
Divide la velocidad de escape (en m/s) entre la gravedad estándar, g₀ = 9.80665 m/s²: Isp = ve / g₀. Para hacerlo en sentido contrario, multiplica el Isp por g₀: ve = Isp × g₀.
¿Qué unidades usa la calculadora?+
El empuje está en newtons (N), el flujo másico en kilogramos por segundo (kg/s), el impulso específico en segundos (s), y la velocidad de escape en metros por segundo (m/s).
¿Cuál es la diferencia entre el Isp de un motor químico y uno iónico?+
Los motores cohete químicos típicamente tienen un Isp entre 250 y 450 segundos, limitados por la energía de la reacción química del propelente. Los sistemas de propulsión iónica y otros eléctricos pueden superar los 3,000 segundos de Isp al usar campos eléctricos para acelerar el propelente a velocidades de escape mucho mayores —pero producen mucho menos empuje, por lo que son adecuados para maniobras de larga duración y bajo empuje en lugar de para el lanzamiento.
¿Puedo despejar el empuje en lugar del Isp?+
Sí. En la pestaña Despejar, deja el campo de empuje en blanco e ingresa el flujo másico y el impulso específico en su lugar —la calculadora reordena la fórmula a F = ṁ × Isp × g₀ y despeja el empuje.
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