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그림은 지구 둘레를 돌고 있는 같은 질량의 인공위성이 움직이는 3가지 궤도를 보여준다. 인공위성의 궤도는 역학적 에너지와 각운동량에 의해서 결정이 되는데 이들 중 각운동량이 가장 큰 인공위성은?

역학적 에너지가 가장 큰 인공위성은?

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태양계의 행성 운동에서 각운동량은 보존이 된다(Kepler의 제2법칙). 이는 태양이 행성에 작용하는 힘인 만유인력이 중심력의 형태를 띠고 있기 때문이다. 식으로는 태양에서 행성까지 위치 벡터를 r이라면 태양이 행성에 작용하는 만유인력은 F=GMmr3r로 쓸 수 있으므로 만유인력이 만드는 토크가 τ=r×F=0임을 쉽게 알 수 있다. 따라서 각운동량 보존은 자명해진다.

만약 행성의 위치를 재는 원점을 태양이 아니라 다른 지점으로 잡으면 어떻게 될까? 이 경우 만유인력의 방향과 위치 벡터의 방향이 나란하지 않으므로 토크가 0이 안된다. 그럼 각운동량은 원점을 어디로 잡는가에 따라 보존되기도 하고 안되기도 하는 물리량일까? 무엇을 놓치고 있는 것일까?

 
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고정 회전축에 걸린 원판 둘레에 실이 감겨있고 실끝에 연결된 물체는 속도 v로 움직인다. 실이 팽팽해지는 순간 물체의 속력은?

1. v/2

2. v/3

3. 2v/3

3. 정보부족

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추의 속력은?

높은 천정에 고정된 5 미터 줄의 반대편 끝에 추를 매달고 그림과 같은 위치에서 낙하시킨다. 줄이 팽팽해지는 직후 추의 속력은(m/s)? 1. 8g 2. 10g 3. 358g 4. $\frac..

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