달이 지구를 공전, 인공위성이 지구를 공전, 전자가 양자를 공전하는데 이탈하지 않는 이유

Question

항상 궁금하던 내용인데요. 달이 지구를 공전, 인공위성이 지구를 공전, 전자가 양자를 공전하는데 지구의 중력과 달의 원심력이 같으면 공전 경로를 이탈하지 않는건 이해가 되요. 궁금한건 중력과 원심력이 항상 일정하지 않을텐데 어떻게 달이나 인공위성 그리고 전자는 이탈하지 않는건가요? 중력, 원심력 오차가 있을것이라 생각합니다

Answer 1

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

질량이 큰 물체가 자기 주변을 도는 작은 물체의 궤도 안에 있다면, 작은 물체는 중력의 영향을 받아 큰 물체를 중심으로 궤도를 돌게 됩니다. 이 때, 작은 물체는 중력과 힘의 균형 상태를 유지하며 궤도를 유지합니다. 인공위성도 지구 중력과 힘의 균형을 유지하면서 궤도를 돌아가며, 마찬가지로 전자가 원자핵 주위를 공전하는 것도 전자의 질량과 원자핵의 양성자의 질량에 기반하여 중력과 전자의 선형 운동량 보존 법칙 등이 작용하여 공전 궤도를 유지합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

맞습니다. 중력과 원심력은 항상 일정하지 않을 수 있습니다. 그러나, 달과 지구, 인공위성과 지구, 전자와 양자간의 공전 경로가 이탈하지 않는 이유는 바로 중력과 원심력이 균형을 이루고 있기 때문입니다.

중력과 원심력은 방향이 서로 다릅니다. 중력은 물체를 중심으로 끌어당기는 힘이며, 방향은 항상 중심을 향합니다. 반면, 원심력은 회전하는 물체를 밀어내는 힘이며, 방향은 항상 회전 중심에서 벗어나는 방향입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

원운동에 관련된 질문인거 같은데요

원중심으로 빨려들어가는 힘과 원 바깥으로 튕겨져 나오는 힘이 균형을 이뤄 돌아가기 때문에

공전이나 전자가 돌때 튕겨나가지 않는 것입니다

Answer 4

안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.

뉴턴의 운동 법칙에 의해 지구와 달, 인공위성은 서로의 중력에 의해 서로를 끌어당기게 됩니다. 이때 인공위성과 달은 지구의 중력에 의해 지구를 중심으로 공전하게 되며, 이 과정에서 인공위성과 달은 지구의 중력과 달의 중력이 균형을 이루어 궤도를 이탈하지 않습니다. 중력과 원심력이 항상 같진 않지만, 두 힘의 균형으로 궤도를 이탈하지 않습니다.

Answer 5

안녕하세요. 강상우 과학전문가입니다.

질문자께서 잘 이해하고 계시듯 궤도를 이탈하지 않고 공전하는 것은 중력때문입니다.

질량을 가진 물체가 서로 끌어당기는 만유인력이 작용되기 때문이지요.

반면 양성자 궤도를 도는 전자의 경우 전자의 인력을 담당하는 것은 전자기력입니다. 전자는 음전하 입자이고 양성자는 양전하 입자입니다. 반대 전하는 서로 끌어당기므로 전자는 원자핵의 양전하를 띤 양성자에게 끌립니다. 전자와 양성자 사이의 이러한 인력은 핵 주위의 궤도에서 전자를 유지합니다.

결론은 중력과 전자기력이 지구 주위의 달, 지구 주위의 인공 위성 또는 원자의 양성자 주위의 전자와 같이 다른 물체 주위의 궤도를 이탈하지 않은 힘이 됩니다.

Answer 6

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 실제로 중력과 원심력은 항상 정확히 일치하지 않습니다. 그러나 천체나 전자와 같은 물체들은 그 자체의 질량과 속도 등으로 인해 중력과 원심력이 균형을 이루도록 움직입니다. 이러한 균형 상태에서는 물체는 공전 경로를 이탈하지 않고 안정적으로 움직이게 됩니다.

Answer 7

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

지구는 태양 주위를 도는 공전을 합니다.

지구는 태양 주변을 돌면서 그 회전력으로 말미암아 그 궤도를 이탈하려는 원심력이 작용하고 있습니다.

그런데 이 원심력을 상쇄하는 구심력, 즉 인력이 있음으로 인해 지구는 태양을 달은 지구를 이탈하지 않고 공전궤도를 돌게 됩니다.

이 것은 인공위성도 전자도 마찬가지 원리입니다.