قوة نفاثة

لتحليل الدفع نقوم بتحليل من منظور رياضي:

1. أولا تنطلق الطائرة بزواية ما بالنسبة إلى الأرض. بالنسبة إلى صاروخ ينطلق عموديا لأعلى، تصبح هذه الزاوية 90 درجة أو على الأقل قريبة من التسعين. بالنسبة إلى الطائرات فإن هذه الزاوية تكون أقل بكثير حيث تتراوح بشكل عام من صفر وحتى 60 درجة. سنحدد هذه الزاوية بأنها θ.
2. θ تتغير باستمرار مع حركة الطائرة. في أي لحظة معينة، سيعطينا جيب تمام الزاوية θ مكون القوة التي تعمل في الاتجاه الأمامي. عن طريق ضرب القوة الكلية في جيب تمام الزاوية θ ينتج لنا الدفع:

${\displaystyle Thrust=JetForce*\cos \theta }$

لأن θ تتراوح من 0° إلى 90° وجيب تمام أي زاوية في هذا النطاق هو 0 ≤ cosθ≤ 1، فإن الدفع سيكون دائما أقل من أو يساوي القوة النفاثة كما هو متوقع حيث أن الدفع هو جزء من القوة النفاثة.

بصورة مماثلة لتحليل الدفع، نبدأ بنظرة رياضية:

1. نحدد الزاوية θ بنفس طريقة الخطوة الأولى في الدفع. مرة أخرى فإن الزاوية θ تختلف لاختلاف الوقت.
2. إلا أنه بالنسبة إلى الرفع فإننا نتعامل مع قوة رأسية بدلا من قوة للأمام. جيب الزاوية θ سوف يعطينا مكون القوة التي تعمل في الاتجاه الرأسي. وعن طريق ضرب القوة النفاثة في جيب الزاوية θ نحصل على الرفع:

${\displaystyle Lift=JetForce*\sin \theta }$

بصورة مماثلة لجيب التمام، فإن جيب الزاوية التي تتراوح من 0° إلى 90° سيكون دائما بين الصفر والواحد. ولذلك فإن الرفع سيكون دائما أقل من القوة النفاثة. من بين القوة النفاثة وقوة الدفع وقوة الرفع يمكن دائما إيجاد أحدهما عند معرفة الاثنين الآخرين باستخدام معادلة المسافة. في هذه الحالة ستكون:

${\displaystyle \surd (JetForce)^{2}=\surd (Thrust^{2}+Lift^{2})}$

من هنا فإن القوة النفاثة وقوة الدفع وقوة الرفع جميعا متصلين.

السحب أو مقاومة الهواء هي القوة التي تعاكس الحركة. في حين أن الدفع هي القوة التي توفر الحركة الأمامية، والرقع هي القوة التي توفر الحركة الرأسية، فإن السحب هو القوة التي تعاكس هاتين القوتين. مقاومة الهواء هو احتكاك بين الهواء نفسه وبين الجسم المتحرك (الطائرة في هذه الحالة). حساب مقاومة الهواء أكثر تعقيدا بكثير من حساب الدفع والرفع حيث تتعلق بمادة الطائرة بالإضافة إلى عوامل متغيرة أخرى. إلا أن الطائرات والصواريخ تُبنى من مواد وفي أشكال تقلل من قوة السحب لزيادة القوة التي تحرك الطائرة أو الصاروخ للأمام أو لأعلى.[3]

الوزن هوالقوة لأسفل والتي سجب أن يتغلب عليها الرفع ليُنتج حركة لأعلى. على كوكب الأرض، من السهولة حساب الوزن:

${\displaystyle Weight=m*g}$

في هذه المعادلة، m تمثل كتلة الجسم و g هو تسارع التي يتم إنتاجه عن طريق الجاذبية. على الأرض، هذه القيمة تساوي تقريبا 9.8 متر/ثانية تربيع. عندما تكون قوة الرفع أكبر من قوة الوزن، تتسارع الطائرة لأعلى.