뉴턴 대포

산 정상에서 대포를 더욱 빨리 발사하여 궤도에 오르고, 다시 탈출하십시오.

ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)

뉴턴 대포

이게 뭐야? 아이작 뉴턴은 공이 하늘에서 튀어나오는 산 위에 대포를 설치한 것을 상상했습니다. 공을 천천히 발사하면 다시 아래로 내려가고, 충분히 빨리 발사하면 공이 떨어지는 만큼 지면이 굽어져서 공이 착륙하지 못하게 됩니다. 그것이 바로 궤도입니다.

사용 방법: 슬라이더나 스피드 버튼으로 발사 속도를 설정한 다음 사격을 누르세요. 이전의 샷은 화면에 남아 있어서 비교할 수 있습니다.

발사 속도

원형 궤도 속도

탈출속도 여기서

행성 발사 속도

얼마나 빨라?

네 샷이야
제트 여객기, 약 900 km/h (0.25 km/s)
소총 탄환, 약 1km/s
궤도 속도
탈출 속도

산은 실제보다 훨씬 높게 그려져 있어서 보이게 합니다. 공기 저항은 무시됩니다.

이걸 해봐

"제트 항공기"를 누르고 발사, 다음 "소총 탄환"과 발사.주의: 둘 다 거의 한꺼번에 아래로 내려간다. 매우 빠른 일상적인 것들조차도 궤도를 돌아갈 만큼 빨리 가까이 가지 못한다.
궤도 속도를 누르고 발사하세요주의: 공은 완전히 돌아가고 대포로 다시 돌아옵니다. 그것은 계속 떨어지지만, 지상을 놓치는 것을 계속합니다. 이것이 국제 우주 정거장이 위에 남아있는 방법입니다.
궤도 속도보다 조금 느리게 발사하고, 그 다음 조금 더 빨리주의: 느린: 아래로 구부러지고 일부를 돌아서 착륙합니다. 빠른: 원이 긴 타원형으로 뻗어 멀리 날아가 다시 돌아옵니다.
"탈출 속도"를 누르고 발사, 다음 달로 행성을 전환합니다.주의: 달의 경우 중력이 약하기 때문에 공의 궤도 속도는 초당 1.6km 정도이다.

알아야 할 단어

그 뒤에 있는 아이디어

왜 공은 아래로 떨어지지 않는가?

떨어지는 거죠, 항상요. 지구의 표면은 여러분이 이동하는 8km마다 5m씩 아래로 굽혀져 있고, 무엇이든지 떨어진다면 첫 초에 5m 정도 떨어집니다. 그래서 공이 초당 약 8km로 옆으로 움직이면 각 초마다 5m씩 떨어지지만 지면은 5m씩 떨어집니다.

왜 이렇게 높은 산이죠?

지구에서 이 산은 높이가 510km 정도(지구 반경의 8%)로 국제 우주 정거장보다 높다(약 400km), 그래서 공은 거의 모든 공기 위에서 시작한다. 공중에서 항력은 공이 궤도 속도에 도달하기 전에 느려지고 가열됩니다. 그래서 진짜 로켓은 공중에서 먼저 올라가고 옆으로 가속하는 이유입니다.

출처: NASA/JPL (bodies.json)에서 행성의 질량과 크기를 얻었다; 경로는 정확한 두 개의 천체의 궤도이다. 일상적인 속도는 전형적인 원형 수치이다. 제트 여객기는 시속 900km로 비행하고, 소총탄은 대략 0.7~1.2km/s로 발사되며, 빠른 것은 약 1km/s이다.

데이터 테이블 (텍스트 대체)

원형 속도보다 느리면: 뒤로 떨어집니다. 원형과 탈출 속도 사이에서는: 공전합니다. 탈출 속도 이상일 경우: 영원히 떠납니다.

산 정상에서 필요한 속도
행성	원형 궤도 속도	탈출속도 여기서
지구	7.61km/s	10.8km/s
달	1.62km/s	2.29km/s
화성	3.42km/s	4.84km/s

도구와 수업은 학습을 위해서만 단순화된 모델을 사용합니다. 이들은 항해, 미션 계획 또는 어떠한 운영 결정에도 사용되어서는 안됩니다. 인증서는 무료이며 공인되지 않습니다. 교육용 콘텐츠 면책 조항 읽기