O que é velocidade orbital?

Anonim

“A lua também cai? Se isso acontecer, então por que não colidiu com a Terra como a maçã? ”Perguntou-se Newton depois de testemunhar uma maçã cair de uma árvore em um estado de espírito contemplativo. A lua, Newton mais tarde percebeu, cai. É, de fato, perpetuamente caindo em direção à superfície da Terra, mas não cai porque cai na mesma velocidade em que a Terra se curva. Isso faz com que a lua nos orbite. Esperar

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(Crédito da foto: Pexels)

Velocidade Orbital

Como o canhão atira a bola em velocidades cada vez mais altas, no entanto, a bola traça parábolas cada vez mais longas, mas agora ela não cobre apenas a superfície linear, mas também a superfície curva. A bola, portanto, viaja horizontalmente enquanto pisa a superfície linear e verticalmente enquanto cai na superfície curva.

Newton percebeu que quando a bola é impulsionada a certa velocidade mágica, ela nunca cairá. Nesta velocidade, a bola traçará a superfície linear; basicamente, ele viaja horizontalmente, mas nunca verticalmente, porque assim que cai, a Terra abaixo dela se curva: a bola cai na mesma velocidade que a Terra curva. Agora, porque as curvas são partes de um grande círculo, a jornada da bola termina eventualmente onde começou; traça com sucesso o círculo inteiro ou completa uma órbita. Essa velocidade mágica é conhecida como velocidade orbital.

Em velocidade orbital, a força gravitacional da Terra ou de qualquer corpo celeste puxando uma lua em direção ao seu centro (onde toda a sua massa se encontra) emula a tensão que você exerce em uma extremidade de uma corda que faz com que uma pedra conecte a outra extremidade : torna-se a força centrípeta que move uma lua ou um satélite em torno dela. A órbita, é imperativo lembrar, não é um círculo perfeito, mas sim uma elipse, exatamente como a órbita da Terra ao redor do Sol. No entanto, a curvatura de ambas as elipses ou o que é tecnicamente chamado de excentricidade é tão pequena que as órbitas parecem quase circulares.

Pode-se inferir da expressão que, primeiro, a velocidade diminui com r, a distância da órbita do centro da Terra. Isto significa que os satélites que orbitam mais perto da superfície da Terra devem viajar mais rápido que os satélites que orbitam mais longe. A lua, que fica a quase 385 mil quilômetros de distância, corre à nossa volta a 1, 002 km / s, enquanto a Estação Espacial Internacional (ISS), a apenas 400 km, completa uma volta a cada 1, 5 horas, correndo a 7, 67 km / s. Em segundo lugar, a velocidade é independente da massa m da nave orbital, o que significa que uma lua multimilionária ou uma unha de um grama deve viajar na mesma velocidade para alcançar a órbita da Terra (na mesma distância, r, isto é) .

Por fim, lembre-se de que, embora os satélites, naturais ou artificiais, pareçam viajar horizontalmente ao redor de um planeta, eles estão, na verdade, em queda livre perpétua. Como conseqüência, eles são sem peso (não sem massa). Sim, a lua pesa centenas de milhões de toneladas na Terra, mas no espaço, girando em torno de nós, não pesa absolutamente nada, como é o caso da ISS. É por isso que seus habitantes flutuam mesmo quando estão a apenas 400 km acima da superfície da Terra. Porque isto é assim? Pela mesma razão que os habitantes de um elevador sem cordas que passam por um prédio flutuam ou se sentem sem peso. Seu peso, no entanto, é recuperado no instante em que o chão toca seus pés quando o elevador trava, mas o mesmo não pode ser dito sobre a lua ou os satélites, pois eles caem incessantemente.