Suihkutyöntövoima on voima , joka syntyy suihkun propulsiojärjestelmän vuorovaikutuksesta kineettisellä energialla suuttimesta virtaavan paisuvan nesteen tai kaasun suihkun kanssa [1] .
Suihkun työntövoiman alkuperä perustuu liikemäärän säilymisen lakiin . Jet-työntövoimaa pidetään yleensä erottuneiden hiukkasten reaktiovoimana. Sen käyttökohdaksi katsotaan ulosvirtauksen keskipiste - moottorin suuttimen leikkauksen keskipiste ja suunta - vastakkainen palamistuotteiden (tai käyttönesteen, tapauksessa) ulosvirtauksen nopeusvektoriin nähden . ei-kemiallinen moottori). Eli suihkun työntövoima :
Kasveista suihkuvoimaa löytyy hullun kurkun kypsistä hedelmistä . Kasvin kypsyessä sen hedelmät irtoavat varresta . Korkeassa paineessa sikiöstä irtoaa siemeniä sisältävä neste, joka suuntautuu sikiön liikettä vastapäätä [3] .
Eläinkunnassa suihkuvoimaa löytyy kalmareista , mustekalasta , meduusoista , seepioista , kampasimpukoista ja muista. Nämä eläimet liikkuvat heittämällä ottamansa veden ulos.
Jos ulkopuolisia voimia ei ole , raketti on yhdessä sinkoutuneen aineen kanssa suljettu järjestelmä . Tällaisen järjestelmän vauhti ei voi muuttua ajan myötä.
, missä
- raketin massa - sen kiihtyvyys - kaasun virtausnopeus — polttoaineen massakulutus aikayksikköä kohtiKoska palamistuotteiden (työnesteen) poistumisnopeus määräytyy polttoainekomponenttien fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien ja moottorin suunnitteluominaisuuksien perusteella, mikä on vakioarvo suihkumoottorin toimintatavan ei kovin suurille muutoksille, reaktiivinen voima määräytyy pääasiassa massa per sekunti polttoaineenkulutus [1] .
TodisteEnnen moottoreiden käynnistystä raketin ja polttoaineen liikemäärä oli nolla, joten päällekytkennän jälkeen raketin liikemäärän vektorien ja ulosvirtaavien kaasujen liikemäärän muutosten summa on nolla: , jossa
- raketin nopeuden muutos
Jaamme molemmat yhtälön osat aikavälillä t, jonka aikana rakettimoottorit toimivat :
Raketin m massan ja sen liikkeen kiihtyvyyden a tulo on määritelmän mukaan yhtä suuri kuin voima , joka aiheuttaa tämän kiihtyvyyden :
Jos reaktiivisen voiman lisäksi rakettiin vaikuttaa ulkoinen voima , liikedynamiikan yhtälö on muotoa:
Meshcherskyn kaava on yleistys Newtonin toisesta laista muuttuvamassaisten kappaleiden liikkeelle . Vaihtuvamassaisen kappaleen kiihtyvyys määräytyy paitsi kehoon vaikuttavien ulkoisten voimien lisäksi myös liikkuvan kappaleen massan muutoksesta johtuvasta reaktiivisesta voimasta :
Soveltamalla Meshchersky-yhtälöä raketin liikkeeseen , johon ulkoiset voimat eivät vaikuta, ja integroimalla yhtälö, saadaan Tsiolkovsky-kaava [4] :
Tämän kaavan relativistinen yleistys on:
, missä on valon nopeus .