Le equazioni che devi impostare sono semplicemente queste

Fx = M*(d^2x/dt^2)
Fy - g = M*(d^2y/dt^2)

Il problema è che Fx e Fy sono legate a dx/dy e secondo me non ne vieni fuori, se vuoi il mio onesto parere

Tra l'altro se la massa del carburante cala col tempo aggiungi un altro elemento di complessità