ケプラーの法則�B

１．導入

前回は万有引力の法則を学習しました。今日は「重力」について考えます。 また、「第一宇宙速度」というものをやります。ロケットの話になっていきます。

２．重力

まず、重力というのは「ほぼ万有引力」のことです。 それに加え、少し地球の自転の遠心力の影響があります。

ですので、赤道にいくと体重が減ります。ただし、ボクサーが体重を測るような天秤型のものではだめです(なぜだかわかる？)。 北極でつくられたばねでできている体重計ならOK。ちょっとです。
ここで、重力加速度gを万有引力定数Gを使って表す式は、いつでも導けるようにしておいてください。 入試問題ではgかGのどちらかを使って答を求めます。そのときにいつでも変換できるようにしておいてください。

３．第一宇宙速度

さて、ここにボールがありますが、まあ空気抵抗がないとしてください。ボールを投げると、そこに落ちます。 もっと速く投げると、もう少し遠くにいきます。もっとおもいっきり投げると地平線の先に落ちます。 こうやってどんどん強くしていくと･･･

一人キャッチボールができます！これができると、そのボールはずっと回り続けます。これが人工衛星です。
このように、地表すれすれを人工衛星として存在するための速さを「第一宇宙速度」といいます。

ただし、一人キャッチボールをするときには注意してください。 投げると、84分後に、秒速7.9kmというものすごい速さで戻ってきます。

ちなみに静止衛星というのは、赤道上空で周回している、 周期が地球の自転と同じで24時間のものをいいます。 そのため、赤道上の同じ地点の上空にいつもいます。 その高度は３６０００ｋｍです。 静止衛星はその特徴を生かして気象衛星やGPS衛星として利用されます。 このように、高さによって速さや周期が決まります。 国際宇宙ステーションは地表から４００ｋｍの高さですので、 第一宇宙速度に近く１周９０分程度。 目視が可能で、JAXAのホームページに観測できる時間がのっていますので、 一度見てみてください。

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