Cómo calcular la velocidad de un satélite alrededor de la tierra

En el espacio, la gravedad proporciona la fuerza centrípeta que hace que los satélites (como la luna) en orbitar cuerpos más grandes (como la Tierra). Gracias a la física, si conoce la masa y la altitud de un satélite en órbita alrededor de la Tierra, se puede calcular la rapidez que necesita para viajar a mantener esa órbita.

Un satélite en particular puede tener una sola velocidad cuando está en órbita alrededor de un cuerpo particular, a una distancia dada, porque la fuerza de la gravedad no cambia. Entonces, ¿qué es esa velocidad? Usted puede calcular con las ecuaciones para la fuerza centrípeta y la fuerza de la gravedad. Para un satélite de una masa determinada, m₁, a la órbita, necesita una fuerza centrípeta correspondiente:

Esta fuerza centrípeta tiene que venir de la fuerza de gravedad, por lo que

Puede reorganizar esta ecuación para obtener la velocidad:

Esta ecuación representa la velocidad que un satélite en un radio dado debe viajar con el fin de orbitar si la órbita es debida a la gravedad. La velocidad no puede variar, siempre y cuando el satélite tiene un radio orbital constante - es decir, el tiempo que va en círculos. Esta ecuación es válida para cualquier objeto que orbita donde la atracción es la fuerza de la gravedad, si se trata de un satélite hecho por el hombre que orbita la Tierra o la Tierra en órbita alrededor del sol. Si usted quiere encontrar la velocidad de los satélites que orbitan la Tierra, por ejemplo, se utiliza la masa de la Tierra en la ecuación:

Aquí hay algunos detalles que debe tener en cuenta en la revisión de la ecuación de velocidad en órbita:

• Usted tiene que usar la distancia desde el centro de la Tierra, no la distancia sobre la superficie de la Tierra, como el radio. Por lo tanto, la distancia se utiliza en la ecuación es la distancia entre los dos cuerpos que orbitan. En este caso, se agrega la distancia desde el centro de la Tierra a la superficie de la Tierra, 6,38 x 10⁶ metros, a la altura del satélite por encima de la Tierra.

• La ecuación supone que el satélite es lo suficientemente alto de la tierra que orbita fuera de la atmósfera. Esa suposición no es realmente cierto para Satélites artificiales, incluso a 400 millas sobre la superficie de la Tierra, los satélites se sienten fricción del aire. Poco a poco, el arrastre de fricción les trae más y más, y cuando llegan a la atmósfera, se queman en la reentrada. Cuando un satélite se encuentra a menos de 100 millas por encima de la superficie, su órbita decae sensiblemente cada vez que rodea la Tierra. (Mire hacia fuera abajo!)

• La ecuación es independiente de la masa. Si la luna en lugar de que el satélite artificial en órbita a 400 millas y se podía ignorar la fricción del aire y las colisiones con la Tierra, tendría que ir a la misma velocidad que el satélite con el fin de preservar su órbita cercana (lo que haría para algunos bastante moonrises espectaculares).

Satélites hecho Humanos-típicamente orbitan a una altura de 400 millas de la superficie de la Tierra (unos 640 kilómetros, o 6.4 x 10⁵ metros). ¿Cuál es la velocidad de un satélite de este tipo? Todo lo que tienes que hacer es poner los números:

Esto convierte a cerca de 16,800 millas por hora.