Cos'è la velocità orbitale?

Punti di Lagrange Spiegati Facile - #AstroCaffè (Giugno 2019).

Anonim

"Anche la luna cade? Se sì, allora perché non è precipitato sulla Terra proprio come la mela? "Si chiese Newton dopo aver assistito a una caduta di mela da un albero in uno stato d'animo contemplativo. La luna, realizzò più tardi Newton, cade. In realtà, cade perennemente verso la superficie terrestre, ma non si schianta perché cade alla stessa velocità con cui la Terra curva. Questo fa sì che la Luna ci metta in orbita. Aspettare

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che cosa?

(Credito fotografico: Pexels)

Velocità orbitale

Mentre il cannone spara la palla a velocità sempre più alte, tuttavia, la palla traccia parabole più lunghe e più lunghe, ma ora non copre solo la superficie lineare, ma anche la superficie curva. La palla, quindi, viaggia orizzontalmente mentre calpesta la superficie lineare e verticalmente mentre cade sulla superficie curva.

Newton si rese conto che quando la palla è spinta a una certa velocità magica, non cadrà mai. A questa velocità, la palla traccerà la superficie lineare; fondamentalmente, viaggia orizzontalmente, ma mai verticalmente, perché non appena cade, la Terra sotto di essa curva: la palla cade allo stesso ritmo delle curve della Terra. Ora, poiché le curve sono parti di un grande cerchio, il viaggio della palla finisce alla fine del punto in cui è iniziato; traccia correttamente l'intero cerchio o completa un'orbita. Questa velocità magica è conosciuta come velocità orbitale.

A velocità orbitale, la forza gravitazionale della Terra o di qualsiasi corpo celeste che tira una luna verso il suo centro (dove si trova tutta la massa) emula la tensione esercitata su un'estremità di una corda che fa sì che una pietra attaccata all'altra estremità oscilli in cerchi intorno a te : diventa la forza centripeta che guida una luna o un satellite attorno ad esso. L'orbita, è imperativo ricordare, non è un cerchio perfetto, ma piuttosto un'ellisse, proprio come l'orbita terrestre attorno al Sole. Tuttavia, la curvatura di entrambe le ellissi o quella che viene definita tecnicamente la loro eccentricità, è così piccola che le orbite sembrano essere quasi circolari.

Si può dedurre dall'espressione che per prima la velocità diminuisce con r, la distanza dell'orbita dal centro della Terra. Ciò significa che i satelliti in orbita più vicini alla superficie terrestre devono viaggiare più velocemente dei satelliti che orbitano più lontano. La luna, che si trova a quasi 385.000 km di distanza, corre intorno a noi a 1.002 km / s, mentre la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), a soli 400 km di distanza, completa un giro ogni 1, 5 ore, correndo a 7, 67 km / s. In secondo luogo, la velocità è indipendente dalla massa m dell'orbiter, il che significa che una luna multimilionaria o un chiodo di un grammo deve viaggiare alla stessa velocità per raggiungere l'orbita attorno alla Terra (alla stessa distanza, r, cioè) .

Infine, ricorda che mentre i satelliti, naturali o artificiali, sembrano viaggiare orizzontalmente attorno a un pianeta, in realtà sono in perenne caduta libera. Di conseguenza, sono senza peso (non senza massa). Sì, la luna pesa centinaia di milioni di tonnellate sulla Terra, ma nello spazio, ruotando intorno a noi, non pesa assolutamente nulla, come è vero per la ISS. Questo è il motivo per cui i suoi abitanti galleggiano anche quando si trovano a soli 400 km sopra la superficie terrestre. Perché è così? Per la stessa ragione per cui gli abitanti di un ascensore senza fili che cadono attraverso un edificio galleggiano o si sentono senza peso. Il loro peso, tuttavia, viene recuperato nell'istante in cui il pavimento tocca i loro piedi quando l'ascensore si schianta, ma non si può dire lo stesso della luna o dei satelliti, perché cadono incessantemente.