사고실험의 구성
뉴턴의 대포는 높은 산 정상에서 대포알을 수평 방향으로 발사한다고 가정하는 사고실험이다. 낮은 속도에서는 대포알이 낙하하여 지표면에 닿지만, 충분한 속도에서는 지구의 곡면을 따라 계속 낙하하며 궤도를 이룰 수 있다.
낙하와 궤도
공전하는 물체도 중력의 영향을 받는다. 옆으로 나아가는 운동과 중심 방향의 중력 가속도가 함께 작용하므로, 물체는 지구를 향해 떨어지면서도 표면에 닿지 않을 수 있다. 궤도 운동을 중력이 사라진 상태로 해석해서는 안 된다.
모형의 한계
사고실험은 대기 저항과 산의 실제 높이, 대포의 발사 에너지 등을 생략한 이상화 모형이다. 실제 위성의 궤도는 고도와 속도 등 초기 조건에 따라 달라지며, 대기 저항은 궤도를 변화시킬 수 있다. 그림을 짧은 선분으로 나누어 그리는 표현과 실제의 연속적인 궤적은 구별된다.