안녕하세요!

1. Earth-Sun system을 한 번 볼까요? 

태양과 지구 사이에 gravitational force가 존재하는데, Earth-Sun system에서는 이 gravitational force가 internal force가 되기 때문에 Fext=0인 상황입니다!

그럼 system의 energy가 보존 되겠죠? 

따라서, Wext = ΔEsystem 식을 변형시키면, 0=ΔK+ΔU = (Kf - Ki) + (Uf - Ui) 이 됩니다. 

식을 rearrange하면 Ki + Ui = Kf + Uf 이 되구요 :)

2. 지금까지 gravitational potential energy formula를 두 가지 배웠습니다!

U=mgh 와 U=-GMm/r 이렇게 두 개의 식을 배웠는데요. 

(1) U=mgh

이 식은 Earth surface에서만 적용 가능한 식입니다.

이 식을 사용할 때의 zero point는 일반적으로 ground level입니다.

그리고 지난번에 설명드렸던 것처럼 pendulum 등의 문제에서 lowest position의 정확한 위치를 파악하기 힘든 경우에는 lowest position을 U=0로 잡으시면 됩니다. 

(2) U=-GMm/r 

그림의 상황처럼 astronomical scale에서는 두번째 식인 U=-GMm/r 을 사용하는게 적합합니다!

근데 이 식에서 "r"은 태양과 지구 사이의 "center to center distance"입니다! 

지구와 태양이 부딪히는 순간에 surface는 서로 닿아있지만, center to center 거리는 "태양의 반지름 + 지구의 반지름" 이겠죠? 

그리고 이런 astronomical scale에서 U=-GMm/r 식을 사용할 때에는 zero point가 "infinite distance"입니다.

즉, 지구와 태양이 서로 무한히 멀리 떨어져 있을 때에 둘 사이의 potential energy가 0이 됩니다.

따라서, 충돌하는 순간은 서로 무한히 멀리 떨어져 있는 상황이 아니기 때문에 potential energy가 0이 아닙니다!

도움이 됐기를 바랍니다!😊

-클로이쌤-