우주탈출 속도(1편개념설명 및 탈출속도의 분류) 탈출 속도란? 쉽게 풀면 지구(천체를 관점에 둬도 무방하다)에서 얼마만큼의 초고속력(방향을 고려해야 하지만 크기만 비교할 예정이어서 속력으로 표현)으로 인공위성이나 우주비행체를 발사해야 지구를 탈출할 수 있을까.
사실을 설명하기 전에 탈출 속도에 대한 기억이 있다
과학고 자기소개서를 준비하면서 자율학습부분에 탈출속도를 공부한 내용을 400자로 쓰고 물리학 전공서, 논문까지 살펴보면서 조사했는데 물리학 2에 관한 내용이라 주관성이 없어서 결국 아마추어 연소실 제작에 넣었던 기억이,
헛소리는 조금 멀어져 본론으로 돌아가서
탈출속도에대한정의는먼저설명했고,
왜탈출속도인지설명해보면,
질량이 있는 물체에는 누구나 한결같이 만유인력(케플러 법칙)이라는 힘이 작용한다.
여기서는 그냥 작용 반작용만 알아두면 돼.그리고 이 힘과 함께
원운동을 하는 물체에 작용하는 관성력을 원심력이라고 한다(왜 관성과 관련이 있느냐고 질문한다면 관성력을 이해해야 한다).
원심력이라고 하는 것은 구심력과 전혀 반대 방향으로 작용하는 힘입니다만
원심력과 구심력이 균형을 이루면서 원운동을 하게 되고 더 어렵게 말하면 뉴턴의 법칙 중 하나인 ‘관성’이라는 힘이 작용하는 것은 관성이라는 것을 가지고 있으며, 이 관성은 구심력이 등속운동을 하던 물체의 수직방향으로 힘을 주면
그 반대 방향에 있던 물체가 그 등속 운동 상태를 유지하려고 반대 방향으로 힘을 주는 거죠.
원심력 공식이 필요하지만 찾을 수 없다.위와 같이 원심력을 한 줄로 일목요연하게 요약하면,
원심력 운동 물체로부터 원궤도 밖으로 힘을 받는 것이 원심력
이렇게 정리할 수 있겠네요 그럼 이게 도대체 탈출 속도랑 무슨 상관이야?
탈출 속도라고 하면
[제1탈출속도 : 7.9km/s(이하의 경우 떨어짐) ex) 인공위성, 지구궤도상에 안착시키기 위한 초속도(원궤도속도))
제2탈출속도: 11.2km/sex) 우주로 나가는, 즉 지구궤도를 벗어나는 모든 지구의 중력을 벗어나기 위한 최소속도
인공위성의 속도가 7.9~11.2㎞/s이면 타원 궤도를 돌지만 11.2㎞/s를 넘어야 지구 중력에서 벗어날 수 있다.
제3탈출속도: 16.7km/s 태양계를 탈출하기 위한 속도(단 지구공전속도 방향으로 발사했을 때를 가정) (공전속도(30km/s)의 힘을 얻어야 성립)]
이렇게 3가지 탈출 속도로 구분이 되는데
전술한 원심력과 만유인력(중력)의 힘의 평형관계로 일차적으로 설명해 보자.
우선 중력 > 원심력의 경우 (단 높이가 증가할수록 중력이 감소하는 것은 고려하지 않는다, 마찰 고려 x)
뇌가 있으면 단순하게 생각할 수 있는 중력이 원심력보다 크기 때문에 우주비행체 낙하.
중력 = 원심력의 경우 (조건상과 동일)
중력=원심력이라는 말은 곧 힘의 평형을 이룬다는 것인데 궤도상에서 힘의 평형을 이룬다=등속운동 즉 등속운동이라고 하면 제1탈출속도로 해석해도 되는 것일까.
중력<원심력의 경우
원궤도 바깥으로의 힘이 크다는 뜻인데, 이를 한 줄 표현하면 궤도 이탈, 즉 제2 제3탈출 속도로 표현할 수 있다.
음, 벌써 써보니 시간이 새벽 2시인데
앞으로 구심력을 설명하고 구심력과 만유인력 힘의 평형관계, 그에 의해 유도되는 탈출속도의 공식 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
그리고 역학의 꽃이라 할 수 있는 역학적 에너지 보존
블로그 주제는 넘쳐나네, 그래서 다음 게시물은 아마 탈출 속도 증명이 될 것 같은데.
피곤하니까 무리함수 조금만 보고 자자.