القوات الجوية

لتحليل قوة الدفع، نعتمد منظورًا رياضيًا.

1. أولًا، تقلع الطائرة بزاوية معينة بالنسبة للأرض. بالنسبة لصاروخ يتحرك عموديًا للأعلى، تكون هذه الزاوية 90 درجة، أو قريبة منها على الأقل. أما بالنسبة للطائرات ومعظم المركبات الأخرى، فتكون هذه الزاوية أقل بكثير، وتتراوح عمومًا بين 0 و60 درجة. سنرمز لهذه الزاوية بالرمز θ.
2. تتغير الزاوية θ باستمرار مع حركة الطائرة. في أي لحظة معينة، يعطينا جيب تمام هذه الزاوية θ مركبة القوة المؤثرة في الاتجاه الأمامي. بضرب القوة الكلية في جيب تمام θ نحصل على قوة الدفع.$${\displaystyle {\text{الدفع}}={\text{قوة الدفع النفاث}}\times \cos \theta }$$

لأن θ تتراوح من 0° إلى 90° وجيب تمام أي زاوية في هذا النطاق هو 0 ≤ cos  θ≤ 1، فإن قوة الدفع ستكون دائمًا إما أقل من أو تساوي قوة النفث - كما هو متوقع، لأن قوة الدفع هي أحد مكونات قوة النفث.

على غرار تحليلنا للدفع، نبدأ بنظرة رياضية:

1. نُعرّف الزاوية θ بنفس الطريقة التي اتبعناها في الخطوة 1 لحساب قوة الدفع. ومرة ​​أخرى، تختلف هذه الزاوية θ في أي وقت.
2. أما بالنسبة لقوة الرفع، فنحن نبحث عن المركبة الرأسية، وليس المركبة الأمامية. جيب الزاوية θ يعطينا مركبة القوة المؤثرة في الاتجاه الرأسي. بضرب قوة الدفع النفاث في جيب θ نحصل على قوة الرفع.$${\displaystyle {\text{الرفع}}={\text{قوة الدفع النفاث}}\times \sin \theta }$$

على غرار جيب التمام، فإن جيب الزاوية التي تتراوح بين 0° و90° يكون دائمًا بين الصفر والواحد. وبالتالي، ستكون قوة الرفع أقل من قوة الدفع النفاث. من بين قوة الدفع النفاث وقوة الرفع وقوة الدفع، يمكننا إيجاد أيٍّ منها إذا عُلمت القوتان الأخريان باستخدام قانون المسافة. في هذه الحالة، سيكون الناتج كالتالي: $${\displaystyle {\text{قوة الدفع النفاثة}}={\sqrt {{\text{الدفع}}^{2}+{\text{الرفع}}^{2}}}}$$

وبالتالي، فإن قوة الدفع والرفع والنفاثة مرتبطة بشكل جوهري.

مقاومة الهواء، أو السحب، هي قوة تعاكس الحركة. وبما أن الدفع قوة تُولّد حركة أمامية، والرفع قوة تُولّد حركة علوية، فإن السحب يُعاكس كلتا القوتين. مقاومة الهواء هي الاحتكاك بين الهواء نفسه والجسم المتحرك (الطائرة في هذه الحالة). حساب مقاومة الهواء أكثر تعقيدًا بكثير من حساب الدفع والرفع، إذ يرتبط بمادة الطائرة وسرعتها وعوامل أخرى متغيرة. مع ذلك، تُصنع الصواريخ والطائرات بمواد وأشكال تُقلل من قوة السحب، مما يزيد من القوة التي تُحرّك الطائرة للأعلى/للأمام. ^{[ 3 ]}

الوزن هو القوة الهابطة التي يجب على الرافعة التغلب عليها لتوليد حركة صعودية. على الأرض، يسهل حساب الوزن نسبياً: $$الوزن = ملغ$$

في هذه المعادلة، يُمثل m كتلة الجسم، و g تسارع الجاذبية الأرضية. على سطح الأرض، تبلغ هذه القيمة حوالي 9.8  م/ث². عندما تكون قوة الرفع أكبر من قوة الوزن، تتسارع الطائرة إلى أعلى.