응용 예(정지궤도 인공위성) 구심력과 원심력의

 인공위성의 경우 등속원운동을 할 수 있는 구간이 존재하게 된다. 단, 등속원운동의 경우에도 방향이 계속 바뀌고 있기 때문에 속도의 방향은 끊임없이 바뀌므로 말은 등속이지만 가속운동을 하고 있는 경우이다. 따라서 등속원운동의 경우 물리학에서는 관습적으로 등속원운동이라고 부르지만 사실은 속도의 방향이 계속 바뀌는 가속도운동을 하고 있다. 이러한 속도의 방향을 계속 변화시키는 것을 구심력이라고 하며, 이 구심력에 의해 중심으로 작용하는 힘이 진행방향의 힘과 합성되어 원운동이라는 결과를 나타내고 있다. 따라서 실제로 인공위성에 작용하는 힘은 결국 (중복표현 삭제 정정: 중력)만유인력이 된다.

오늘은 앞서 언급한 구심력과 원심력의 비교 불가를 통해 인공위성의 관점에서 적용되는 원심력을 통해 정지궤도 인공위성의 거리를 근사적으로 잡아보자.물리학에서 approximation은 법칙, 원리, 공리 등 모든 것에 적용되는 정량적으로 물체를 해석하기 방법론의 하나이다.

인공위성의 정지궤도를 결정하는 첫째 조건은 인공위성과 지구에 작용하는 만유인력이다.

둘째, 등속원운동을 위해서는 원운동을 가속시키는 가속항이 0이 돼야 한다. 즉 이 말은 등속원운동이 아니라 비등속원운동의 경우를 제외시켜야 한다. 예를 들어 저궤도나 중궤도 인공위성의 경우 희박한 대기의 마찰을 벗어나기 위해 궤도조정연료를 사용하는 경우이다. 따라서 이 비등속원운동의 가속도를 없애기 위해(인공위성에 작용하는 가속도가 0→즉 인공위성이 받는 외력이 0이라는 뜻)는 원심력이 중력과 평형을 이루는 위치에 있는 조건밖에 존재하지 않는다.

(주의:1. 구심력이 중력으로 해석하는 경우가 있는데, 중력과 구심력은 약간 다르다. 위에서 설명했듯이 중력은 방향에 관계없이 잡아당기는 힘으로 기술할 수 있는 반면 구심력은 어떤 물체가 움직임에 제한을 받아 구속되는 힘으로 해석되어야 한다.2. 구심력과 원심력이 힘의 평형을 이룬다고 주장하는 몇몇 비과학적인 해석의 경우, 만약 그것이 맞고 받아들이고 해석을 해 본다면, 말 그대로 구심력과 원심력이 힘의 평형을 이룰 수 있다면 어떤 곳에서도 인공위성을 속박할 힘이 없어 진행방향이 아니라 직선의 운동이다.)

…….(MKS 단위 통일).위의 변수 각속도, 만유인력정 수, 지구질량, 지구반지를 쓰면…(*추신수 : 8월 일정 관계로 하루 일찍 블로그를 올리게 되었습니다)