정의
추력(推力, thrust)은 뉴턴의 제2운동법칙과 제3운동법칙에 의해 설명되는 반작용 힘이다. 물체가 질량을 가지고 가속되거나 움직일 때, 그 물체와 반대 방향으로 같은 크기의 힘이 작용하며, 이 힘을 추력이라고 한다.
개요
추력은 추진 시스템에서 발생한다. 예를 들어, 프로펠러 항공기에서는 프로펠러가 비행 경로와 반대 방향으로 공기를 밀어내고, 그 결과 공기는 비행 방향으로 추력을 발생시켜 항공기를 전진시킨다. 제트 엔진이나 로켓 엔진에서도 연소된 가스가 고속으로 배출되면서 같은 원리로 추력이 생성된다.
수학적으로 추력 $T$는 다음과 같이 표현된다.
$$ T = \frac{\dot{m}}{t},v = \dot{m},v $$
- $\dot{m}$ : 연료·추진제의 질량 유량 (kg·s⁻¹)
- $v$ : 배출 가스 혹은 추진 물질의 평균 속도 (m·s⁻¹)
이 식은 배출 물질의 운동량 변화가 항공기·우주선 등에 전달되는 힘과 동일함을 나타낸다.
어원·유래
‘추력’은 한자어 ‘推力’에서 유래한다. ‘推’는 “밀다, 추진하다”라는 뜻이고, ‘力’은 “힘”을 의미한다. 따라서 ‘추력’은 문자 그대로 “밀어내는 힘”이라는 의미를 갖는다.
특징
- 반작용 원리: 추력은 물체가 배출하는 물질의 반대 방향으로 작용한다.
- 크기와 방향: 추력의 크기는 배출 물질의 질량 유량과 속도에 비례하고, 방향은 배출 흐름의 반대 방향이다.
- 응용 분야: 항공기 추진, 로켓 발사, 제트 엔진, 터보팬, 펌프제트, 이온 추진 등 다양한 공학 시스템에서 핵심적인 역할을 한다.
- 추력대 중량비: 로켓·제트 엔진 등의 성능 지표로 사용되며, 전체 추력을 기체 자체 중량으로 나눈 무차원량이다. 높은 추력대 중량비는 급격한 가속 및 고속 비행을 가능하게 한다.
관련 항목
- 양력(升力)
- 항력(阻力)
- 중력(重力)
- 추진(推進)
- 뉴턴의 제2운동법칙, 제3운동법칙
- 제트 엔진, 로켓 엔진, 펌프제트, 이온 추진기
- 추력대 중량비(Thrust‑to‑weight ratio)
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