물리 · 중력과 천체 운동

원궤도 위성과 중력

궤도 높이와 위성 질량을 바꾸면 속력, 주기, 중력은 어떻게 달라질까요?

원궤도 위성과 중력 개념 그림

시뮬레이션은 브라우저에서 실행됩니다. 실험 조건을 바꾸기 전에 학습 목표와 탐구 질문을 살펴보세요.

이 실험에서 알아볼 내용

높이를 바꾸어 원궤도 속력과 주기를 비교하고, 위성 질량의 영향을 따로 확인하세요.

교과와 단원

2022 개정 역학과 에너지 · 시공간과 운동. 중력이 구심력이 되는 원궤도 위성의 운동을 정량적으로 비교합니다. 케플러 법칙의 과학사와 타원 운동은 포함하지 않습니다.

연계 성취기준: 12역학01-04

탐구 질문과 해설

1. 위성 질량만 두 배로 늘리면 속력과 주기도 바뀔까요?

같은 높이의 원궤도에서는 속력과 주기가 그대로이고, 위성에 작용하는 중력만 두 배가 됩니다. 필요한 구심력과 중력이 모두 위성 질량에 비례하기 때문이에요.

2. 더 높은 원궤도에서 위성은 더 빨리 움직여야 할까요?

높은 원궤도일수록 속력은 작아지고 주기는 길어집니다. 모든 조건에서 같은 100분을 관찰하므로 높은 궤도의 위성이 덜 돌아간다는 것도 확인할 수 있어요.

모형의 가정과 실제 현상과의 차이

구형 지구의 중심 중력만 받는 점질량 위성을 가정합니다. 지구 반지름은 6371 km, 중력 매개변수 GM은 3.986004418×10¹⁴ m³/s²입니다. 중심 거리 r에 대해 v=√(GM/r), T=2π√(r³/GM), F=GMm/r²로 계산합니다. 높이를 바꾸면 그 높이에 맞는 원궤도 속력도 함께 설정되며, 실제 궤도 변경 과정이나 발사를 뜻하지 않습니다. 실제 100분을 화면 10초로 압축하여 비교합니다. 궤도와 지구의 크기 비는 유지하되 위성 아이콘과 힘·속도 화살표는 방향을 보여 주는 개념 표시입니다. 대기 저항, 지구 자전과 비구형성, 다른 천체, 추진과 상대론 효과는 생략합니다.

참고 자료

← 다른 실험 둘러보기
WELCOME TO BLUE LAB

작은 호기심에서
나만의 발견까지.

블루랩은 조건을 직접 바꾸며 과학 개념을 탐구하는 가상 실험실이에요.

  1. 01

    궁금한 실험을 찾아요

    실험 이름, 개념, 단원으로 검색하거나 과학 분야를 선택해 보세요.

  2. 02

    한 번에 한 조건씩 바꿔요

    결과를 먼저 예상한 뒤 슬라이더를 움직여요. 현재 값과 단위를 함께 살펴보세요.

  3. 03

    관찰하고 다시 실험해요

    화면, 수치, 그래프를 비교해 보세요. 초기화를 누르면 처음 조건으로 돌아갑니다.

선생님을 위한 작은 팁

학생에게 결과를 예상하게 한 뒤, 한 가지 변수만 바꾸어 비교하도록 안내해 주세요. 각 실험 아래에서 모형의 가정과 참고 자료를 확인할 수 있습니다.

사이트 안에서는 별도 계정을 만들지 않아요. 실험 조건과 결과는 브라우저에서 계산합니다. 데이터 처리에 관한 자세한 내용은 개인정보 안내에서 확인할 수 있어요. 키보드의 Tab 키로 이동하고 방향키로 슬라이더를 조절할 수 있어요.