Impingerea jetului este o forță care apare ca urmare a interacțiunii unui sistem de propulsie cu jet cu un jet de lichid sau gaz în expansiune care curge dintr- o duză cu energie cinetică [1] .
Originea propulsiei jetului se bazează pe legea conservării impulsului . Impingerea jetului este de obicei considerată forța de reacție a particulelor separate. Punctul aplicării sale este considerat a fi centrul curgerii - centrul tăieturii duzei motorului și direcția - opusă vectorului viteză a curgerii produselor de ardere (sau fluidul de lucru, în cazul a unui motor nechimic). Adică tracțiunea jetului :
Printre plante, propulsia cu reacție se găsește în fructul copt al castraveților nebuni . Pe măsură ce planta se maturizează, fructul ei se desprinde de pe tulpină . Sub presiune mare, din făt este ejectat un lichid cu semințe, care este îndreptat opus mișcării fătului [3] .
În regnul animal , propulsia cu reacție se găsește la calmari , caracatițe , meduze , sepie , scoici și altele. Aceste animale se mișcă aruncând apa pe care o iau.
Dacă nu există forțe externe , atunci racheta, împreună cu materia ejectată, este un sistem închis . Momentul unui astfel de sistem nu se poate schimba cu timpul.
, Unde
- masa rachetei - accelerația sa - debitul de gaz — consumul de masă de combustibil pe unitatea de timpDeoarece rata de evacuare a produselor de ardere (fluid de lucru) este determinată de proprietățile fizico-chimice ale componentelor combustibilului și de caracteristicile de proiectare ale motorului, fiind o valoare constantă pentru modificări nu foarte mari ale modului de funcționare al motorului cu reacție, mărimea a forței reactive este determinată în principal de consumul de combustibil masa pe secundă [1] .
DovadaÎnainte de pornirea motoarelor, impulsul rachetei și al combustibilului a fost egal cu zero, prin urmare, după pornire, suma modificărilor vectorilor impulsului rachetei și impulsului gazelor care se scurge este egală cu zero: , unde
- modificarea vitezei rachetei
Împărțim ambele părți ale ecuației la intervalul de timp t în care au funcționat motoarele de rachetă :
Produsul dintre masa rachetei m și accelerația mișcării ei a este, prin definiție, egal cu forța care provoacă această accelerație :
Dacă, pe lângă forța reactivă , o forță externă acționează asupra rachetei , atunci ecuația dinamicii mișcării va lua forma:
Formula lui Meshchersky este o generalizare a celei de-a doua legi a lui Newton pentru mișcarea corpurilor cu masă variabilă . Accelerația unui corp de masă variabilă este determinată nu numai de forțele externe care acționează asupra corpului, ci și de forța reactivă datorată unei modificări a masei corpului în mișcare:
Aplicând ecuația Meshchersky la mișcarea unei rachete , care nu este afectată de forțele externe, și integrând ecuația, obținem formula Ciolkovsky [4] :
Generalizarea relativistă a acestei formule este:
, unde este viteza luminii .