만유인력하의 궤도운동

소개

포항공대 일반물리실험 에이쁠 보고서입니다.. ^ㅡ^
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.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 고찰
6. 결론
7. 참고문헌 및 참고사이트

본문내용

이번 실험은 인공위성의 초기 조건으로 위치와 속도가 주어졌을 때 인공위성의 궤도를 파악하고, 궤도의 각 위치에서 각운동량 보존의 법칙과 케플러 제2법칙(면적속도 일정의 법칙)이 성립하는지 확인해보는 실험이다.
먼저 모눈종이를 통해 그려서 확인해보는 방법, 이론적인 방법, 컴퓨터 시뮬레이션 방법 이 세 가지 방법을 통해 각각의 인공위성의 궤도를 확인해 본 결과, A인공위성은 원 궤도, B인공위성은 쌍곡선 궤도(추락), C인공위성은 타원 궤도, D인공위성은 추락 궤도를 그린다는 사실을 알 수 있었다.
다음으로는 인공위성별로 각운동량이 보존되는지의 여부를 실험을 통해 알아보았다. 그 결과 임의로 세 점을 택해 비교했음에도 불구하고 각 위성 별로 유사한 값들이 얻어져, 각 지점에서 각운동량이 보존된다는 사실을 확인할 수 있었다.
이번에는 위성별로 케플러 제2법칙을 만족하는 지를 실험을 통해 알아보았다. 그 결과, A,B,D위성은 오차로 인해 면적속도가 약간 감소하는 경향을 보였지만 그 차이가 미미하여 면적속도가 일정하다는 결론을 내릴 수 있었다.
마지막으로 지표 10km상공에서 원운동 할 속도, 탈출 속도를 구해보고, scaling vector를 유도해 봄으로써 인공위성의 운동에 대한 이해를 증진시킬 수 있었다.

참고자료

· ⑴ 하이탑 물리 Ⅱ, 김종권, 이강석
· ⑵ 하이탑 지구과학 Ⅱ, 하효명