Velocidad de escape frente a velocidad orbital
La velocidad de escape y la velocidad orbital son dos conceptos muy importantes involucrados en la física. Estos conceptos son muy importantes en campos como los proyectos de satélites y las ciencias atmosféricas. La velocidad de escape es la razón por la que tenemos atmósfera y la luna no la tiene. Es vital tener una buena comprensión de estos conceptos para sobresalir en los campos relevantes. Este artículo intentará comparar la velocidad de escape con la velocidad orbital, sus definiciones, cálculos, similitudes y finalmente diferencias.
Velocidad de escape
Como sabemos por la teoría del campo gravitacional, un objeto que tiene una masa siempre atrae a cualquier otro objeto que se coloca a una distancia finita del objeto. A medida que aumenta la distancia, la fuerza entre los dos objetos disminuye con el cuadrado inverso de la distancia. En el infinito, la fuerza entre los dos objetos es cero. El potencial de un punto alrededor de una masa se define como el trabajo que se debe realizar para llevar un objeto de unidad de masa desde el infinito al punto dado. Como siempre hay atracción, el trabajo que hay que hacer es negativo; por lo tanto, el potencial en un punto es siempre negativo o cero. La energía potencial es el potencial multiplicado por la masa del objeto traído. La velocidad de escape se define como la velocidad que se le debe dar a un objeto para enviarlo al infinito sin ninguna otra fuerza. En términos de energía,la energía cinética debida a la velocidad dada es igual a la energía potencial. Por esta igualdad, obtenemos la velocidad de escape como la raíz cuadrada de (2GM / r). Donde r es la distancia radial al punto donde se mide el potencial.
Velocidad orbital
La velocidad orbital es la velocidad que un objeto debe mantener para estar en una determinada órbita. Para un objeto que va en una órbita con radio r, la velocidad orbital está dada por la raíz cuadrada de (F r / m) donde F es la fuerza neta hacia adentro y m es la masa del objeto orbital. La fuerza hacia adentro en un sistema de masas es GMm / r 2. Sustituyendo esto, obtenemos la velocidad orbital como la raíz cuadrada de (GM / r). Esto también se puede probar usando la conservación de energía mecánica de un campo conservador. Cabe señalar que la velocidad orbital está cambiando de dirección. Por lo tanto, esto en realidad es aceleración, pero la magnitud de la velocidad no cambia. Pequeñas pérdidas de energía en el espacio hacen que esta energía cinética se reduzca, y luego el objeto pasa a una órbita más baja para estabilizarse.
¿Cuál es la diferencia entre la velocidad de escape y la velocidad orbital?
• La velocidad de escape es la velocidad que se requiere para escapar de una superficie.
• La velocidad orbital es la velocidad requerida para mantener un objeto en órbita.
• Ambas cantidades son independientes del objeto en movimiento.
• La velocidad de escape se reducirá cuando el objeto alcance el infinito y en el infinito la velocidad será cero.
• La velocidad orbital permanece constante en toda la órbita. La velocidad orbital cambia de dirección.
