핵심 원리

지구가 둥글기 때문에 물체를 충분히 빠르게 수평 발사하면, 떨어지는 동안 지표면도 함께 휘어져 내려가서 물체가 지표면에 닿지 않고 지구 둘레를 계속 돕니다. 이것이 인공위성의 기본 원리입니다.

탐구 질문

관찰 포인트

교과서 연결

미래엔 통합과학1 III편 p129~131의 뉴턴 사고 실험(그림 III-18), 달의 공전(그림 III-19), 인공위성 설명(그림 III-21)에 해당합니다.

뉴턴의 대포
발사 속력에 따라 포탄은 낙하, 원 궤도, 탈출로 나뉩니다.
발사 속력3.0 km/s
궤적 유형짧은 포물선 낙하
달 상태표시 중
관찰 시점외부 관찰
원 궤도 조건: v = √(GM/r) = √(3.986×10¹⁴ / 6.371×10⁶) ≈ 7.9 km/s (제1우주속도) 탈출 속도: v = √(2GM/r) ≈ 11.2 km/s 구심력 = 중력 mv²/r = GMm/r²
인공위성의 가속도 방향은 항상 지구 중심 방향이며, 그 방향이 바로 중력 방향입니다.
장면의 크기는 학습용 축척이며, 속력 표시는 교과서 개념값을 기준으로 해석합니다.
달의 운동 연결
달이 지구로 떨어지지 않는 까닭
달도 지구 중심 방향의 중력을 받지만, 옆 방향 속력을 가지고 있어 계속 지구 둘레를 원운동합니다. 뉴턴은 이 생각으로 달의 공전을 설명했습니다.