Ciąg w porównaniu z ciężarem.

Rakieta stojąca na stanowisku startowym działają dwie główne siły: ciąg T, który pcha ją w górę, oraz ciężar W = m g, który ciągnie ją w dół (g = 9,81 m/s² na Ziemi). Druga zasada Newtona mówi, że siła wypadkowa powoduje jej przyspieszenie:

a = (T − W) / m = T/m − g

Jeśli T < W, rakieta pozostaje na stanowisku startowym, niezależnie od tego, jak głośno brzmi silnik. Jeśli T = W, przyspieszenie wynosi zero: rakieta mogłaby zawisnąć, gdyby ciąg przez cały czas był dokładnie równy ciężarowi. Wznosi się dopiero wtedy, gdy T jest większe niż W.

Inżynierowie porównują je za pomocą stosunku ciągu do ciężaru:

T/W = T / (m g)

Przyspieszenie można wtedy zapisać jako a = (T/W − 1) × g. Rakieta o wartości T/W = 1.5 przyspiesza z wartością 0,5 g, czyli około 4,9 m/s², na początku lotu. Rakieta o wartości T/W = 40 przyspiesza z wartością 39 g.

Dobrym przykładem jest rakieta z butelki z poprzedniej lekcji. Jej początkowy ciąg wynosi około 300 N. Przy około 0,66 litra wody (0,66 kg) i masie pustej butelki wynoszącej 0,1 kg jej masa to około 0,76 kg, a jej ciężar wynosi 0,76 × 9,81 ≈ 7,5 N. Zatem T/W ≈ 40, a butelka przyspiesza z wartością około 390 m/s², czyli prawie 40 g. Woda pcha ją przez znacznie mniej niż jedną dziesiątą sekundy, więc butelka osiąga prędkość kilkudziesięciu metrów na sekundę, a potem leci bez napędu.

Prawdziwa rakieta nośna jest przeciwieństwem takiego modelu. Saturn V, która wysłała astronautów na Księżyc, miała ciąg przy starcie wynoszący około 34 meganewtons i masę przy starcie około 2,9 to 3,0 million kg. Jej ciężar wynosił około 2,9 × 10⁷ N, więc T/W miało wartość tylko około 1,2. Początkowo wznosiła się powoli, z przyspieszeniem około 0,2 g. Ciąg działał jednak przez minutes, a nie przez ułamek sekundy, a gdy paliwo się wypalało, masa malała i przyspieszenie rosło.

Rakieta z butelki wykonuje krótkie, mocne pchnięcie. Saturn V działa przez długi czas i zapewnia ustalony ciąg. Obie podlegają tej samej zasadzie: a = T/m − g.