달과 인공위성의 중력작용문의드립니다
1. 달과 인공위성은 같은 원리로 지구 주위를 돌고 있는건가요? 그 원리는 무엇인가요?2. 중력은 질량이 클수록 더 크게 작용하는데 달의 질량이 인공위성보다 더 큼에도 불구하고 달이 더 멀리서 지구를 돌고 있는건 왜 때문일까요?
안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.
1. 예, 달과 인공위성은 모두 중력이라는 동일한 원리에 따라 지구 주위를 회전합니다. 물체의 질량과 물체 사이의 거리에 비례하는 중력은 달과 인공위성이 지구 주위를 공전하도록 유지하는 힘입니다.
2. 달은 질량이 인공위성보다 크지만 속도가 더 빠르기 때문에 지구에서 더 멀리 공전합니다. 궤도에 있는 물체의 속도는 물체를 지구 쪽으로 끌어당기는 중력과 지구에서 물체를 끌어당기려는 물체의 운동 에너지 또는 운동 사이의 미묘한 균형에 의해 결정됩니다. 달이 현재 궤도에 있으려면 중력에 대응할 수 있는 충분한 속도가 있어야 지구에서 멀리 떨어진 곳에서 안정적인 궤도를 유지할 수 있습니다.
반면에 인공위성은 훨씬 더 낮은 궤도에 있으므로 더 강한 중력을 받기 때문에 지구에 더 가깝습니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
1번 질문 답변
달, 인공위성은 지구를 중심으로 공전을 합니다.
공전을 하기위해서는 지구에서 작용하는 중력과 공전하는 달 또는 인공위성의 원심력이 평형을 이루어야 합니다.
평형을 이루지 않게되면 지구 중력의 힘으로 지구로 끌려오거나 원심력의 심으로 지구밖으로 튕겨져 나가게 됩니다.
달과 인공위성이 지구를 공전하는 원리는 중력과 원심력의 평형에 있으며 따라서 인공위성을 지구 공정궤도에 올릴 때는 평형이 되는 고도와 공전속도를 맞추게 됩니다.
2번 질문 답변
공전궤도는 질량과는 무방하며 공전하는 물체의 각속도와 관련이 있습니다. 즉, 케플러의 천체 운동법칙에 따라 달은 질량과 관련없이 먼거리에 있기 때문에 천천히 지구 주변을 공전하게 되며 위성은 지구와 가깝기 때문에 빠른 속도로 지구를 공전하게 됩니다.
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안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.
1. 인공위성과 달이 지구를 벗어나지 못하는 이유는 중력에 영향을 받기 때문입니다. 크게는 지구가 태양의 영향을 받는 것처럼 달도 지구의 영향을 받아 지구 쪽으로 당기려는 힘을 구심력 바깥쪽으로 나가려는 힘 원심력을 균형을 맞춰 원운동을 하면서 지구를 중심으로 돌고 있습니다. 인공위성도 마찬가지입니다.
2. 달이나 인공위성의 위치가 어디있는가는 바로 중력과 지구를 벗어나려는 힘이 균형을 맞추는 곳에 존재합니다. 그래서 만약 인공위성이 지금 지구를 돌고 있는데 지구의 중력이 미치는 영역의 바깥으로 나가려고 인공위성 엔진에 추진력을 준다면 그 힘이 깨져 벗어날 겁니다. 반대로 지구 중력을 버티는 힘이 없다면 인공위성 중력에 따라 천천히 지구를 향해 타원운동을 하면서 지구로 떨어질겁니다. 지구와 인공위성 지구와 달의 거리는 중력과 벗어나려는 힘의 균형이라고 보면 됩니다.
달과 인공위성은 같은 원리로 지구를 돌고 있습니다.
달과 인공위성 각각에 작용하는 만유인력으로 인해 원운동을 하고 있기 때문입니다.