Velocidad circular
¿Alguna vez te has preguntado qué tan rápido debe viajar un satélite en el espacio para permanecer en órbita circular alrededor de la Tierra?
La velocidad que debe tener un objeto para orbitar a otro objeto más grande en un círculo se llama velocidad circular . Un objeto que viaja a velocidad circular obviamente viaja en un círculo, pero uno que viaja justo por debajo o por encima de esta velocidad viaja en una órbita elíptica. Si bien los cuerpos de nuestro sistema solar (es decir, los planetas y sus satélites naturales) viajan en órbitas ligeramente elípticas, solo diremos que son circulares para simplificar esta lección.
 |
Dicho esto, en realidad hay una fórmula bastante simple para la velocidad circular en la pantalla donde es igual a la raíz cuadrada de G , la constante gravitacional de 6.67 X 10 ^ -11 m ^ 3 / s ^ 2kg, multiplicada por M , la masa del objeto más grande (central) en kilogramos, y dividido por el radio, R , de la órbita en metros.
Usé la palabra ‘satélite’ antes, pero esa palabra no se refiere necesariamente a un satélite artificial. La Luna también es el satélite natural de la Tierra. Entonces, averigüemos la velocidad de la Luna.
La Tierra tiene una masa de 5,98 X 10 ^ 24 kg y la Luna está en órbita alrededor de la Tierra a 3,84 X 10 ^ 8 m del centro de la Tierra. Simplemente conéctelo para obtener una respuesta de 1.020 m / s, o aproximadamente 2.278 mph.
¿Qué es la economía circular y cómo ayuda al medio ambiente?
Observe cómo la ecuación le muestra que la velocidad circular es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del radio. Esto significa que una órbita más pequeña dará como resultado una velocidad más rápida porque la fuerza de gravedad sobre el objeto más pequeño será más fuerte.
Para demostrar esto, puede atar una cuerda a una canica y girarla en círculo. La canica es como un objeto pequeño en órbita alrededor de tu mano, el objeto más grande. Empiece a hacer girar la canica frente a usted en un círculo. Luego, saque el dedo para que la cuerda comience a enroscarse alrededor de su dedo. A medida que gira alrededor de tu dedo, la cuerda se acorta ( R se hace más pequeña) y la canica gira cada vez más rápido hasta que golpea tu dedo y se detiene.
Satélite geosincrónico
Si bien la Luna es un satélite de la Tierra, no es un satélite geosincrónico de la Tierra. Un satélite geosincrónico es simplemente un satélite que permanece sobre el mismo punto en la superficie de la Tierra. Lo hace orbitando alrededor de la Tierra en dirección este, completando su órbita cada 24 horas. Esto sucede a unos 42.000 kilómetros del centro de la Tierra. Si el satélite estuviera mucho más cerca del centro de la Tierra, justo por encima de la atmósfera terrestre, podría tener un período orbital de solo 90 minutos mientras viaja a 7.790 m / s, mucho más rápido que la Luna.
Velocidad de escape, órbitas abiertas y cerradas
Las órbitas circulares, y técnicamente las órbitas ligeramente elípticas de los planetas y satélites de nuestro sistema solar, son un tipo de órbita cerrada . Se trata de una órbita circular o elíptica que vuelve al mismo lugar en su órbita una y otra vez.
Si haces girar esa canica en un círculo sobre tu cabeza y mantienes la mano firme, la canica volverá al mismo punto en el espacio una y otra vez mientras da vueltas. Lo hace porque está en una órbita cerrada. No tiene adónde ir más que permanecer en ese círculo, que es, por definición, una forma cerrada.
Gráfico de velocidad y Tiempo: Pendiente, aceleración y desplazamiento
En una órbita circular, la velocidad de un objeto es la misma en toda su órbita. En órbitas elípticas, la velocidad del objeto más pequeño es más rápida a medida que se acerca al objeto más grande.
Pero si un objeto viaja tan rápido o más rápido que la velocidad de escape, entrará en una órbita abierta. La velocidad de escape es la velocidad más pequeña que requiere un cuerpo pequeño para escapar de la atracción gravitacional de un cuerpo más masivo, y una órbita abierta es una especie de órbita donde un objeto es transportado, para nunca regresar a su punto de partida. Un objeto que viaja a velocidad de escape tendrá una órbita parabólica, y uno que viaja más rápido que la velocidad de escape tendrá una hiperbólica. Ambos tipos de órbitas son órbitas abiertas.
Así como la velocidad circular tiene una ecuación sencilla, también la tiene la velocidad de escape. Aquí, la velocidad de escape es igual a la raíz cuadrada de 2 X G X M en todo R . La masa de la Tierra de antes es 5,98 X 10 ^ 24 kg, y su radio es 6,38 X 10 ^ 6 m. Al introducir esos números, obtiene una velocidad de escape de 11,2 km / s. Ésta es la velocidad de escape de la superficie de la Tierra.
Resumen de la lección
La velocidad de escape no es lo mismo que la velocidad circular, así que no se confunda.
La velocidad que debe tener un objeto para orbitar a otro objeto más grande en un círculo se llama velocidad circular , mientras que la velocidad de escape es la velocidad más pequeña que requiere un cuerpo pequeño para escapar de la atracción gravitacional de un cuerpo más masivo.
¿Qué es la Economía Circular Aplicada al Agua?
Un objeto que viaja a velocidad circular tiene una órbita circular, pero justo por encima o por debajo de esta velocidad, viajará en una elipse. Un círculo y una elipse son una especie de órbita cerrada , una órbita circular o elíptica que regresa al mismo lugar en su órbita una y otra vez.
Algunos objetos, a saber, los satélites artificiales, son satélites geosincrónicos en órbita cerrada alrededor de la Tierra. Un satélite geosincrónico es un satélite que permanece sobre el mismo punto en la superficie de la Tierra.
Pero si un objeto viaja a velocidad de escape, entrará en una órbita parabólica. Si viaja más rápido que la velocidad de escape, se moverá en una órbita hiperbólica. Tanto una parábola como una hipérbola son un tipo de órbita abierta , una especie de órbita donde un objeto es arrastrado para nunca volver a su punto de partida.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado con esta lección, podrá:
- Diferenciar entre velocidad circular y velocidad de escape
- Describe una órbita cerrada
- Definir satélite geosincrónico
- Explica las órbitas abiertas creadas por la velocidad de escape.
Explora más sobre este tema
Selecciona un tema y sigue aprendiendo...
