만유인력 하의 궤도운동 프리레포트

1. 실험목적
― 인공위성의 초기 조건으로서 위치와 속도가 주어지면, Newton의 운동 제2법칙과 만유인력의 법칙의 관계로부터 각 Δt동안의 단계적 위치를 측정하여 인공위성의 전 궤도를 파악할 수 있다.
― 궤도운동에 따라 각운동량 보존의 법칙, Kepler의 제2법칙, 탈출속도도 알아본다.

2. 실험원리
(1) 인공위성의 궤도
인공위성의 궤도에는 원형 궤도와 타원형 궤도가 있고, 궤도 높이도 해발 250㎞로 대기 바로 위를 도는 궤도부터 해발 32,200㎞ 이상인 궤도까지 있다. 궤도가 크면 클수록 위성이 궤도를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간, 즉 `궤도주기`가 길어진다.
인공위성은 위성의 속도와 지구와 위성 사이에 작용하는 중력이 균형을 이루어 궤도를 회전한다. 중력이 위성을 잡아당기지 않으면, 위성은 회전속도 때문에 궤도에서 벗어나 궤도 밖으로 멀리 날아가 버릴 것이다. 반면에 위성이 어느 정도 속도를 내면서 회전하지 않으면, 위성은 중력에 이끌려서 지구로 떨어질 것이다.
인공위성의 궤도에는 인공위성이 지구와 함께 도는 `지구정지궤도`, 태양과 함께 도는 `극궤도`, 대기 최상층부를 도는 `저고도궤도`가 있다. 인공위성은 대부…