Diferença entre velocidade de escape e velocidade orbital

Velocidade de escape versus velocidade orbital

A velocidade de escape e a velocidade orbital são dois conceitos muito importantes envolvidos na física. Esses conceitos são muito importantes em campos como projetos de satélites e ciência atmosférica. A velocidade de escape é a razão pela qual temos uma atmosfera e a lua não tem uma. É vital ter um bom entendimento nesses conceitos para se destacar em campos relevantes. Este artigo tentará comparar a velocidade de escape com a velocidade orbital, suas definições, cálculos, semelhanças e, finalmente, diferenças.

Escape Velocity

Como sabemos da teoria do campo gravitacional, um objeto que tem uma massa atrai sempre qualquer outro objeto que seja colocado a uma distância finita do objeto. À medida que a distância aumenta, a força entre os dois objetos diminui com o quadrado inverso da distância. No infinito, a força entre os dois objetos é zero. O potencial de um ponto em torno de uma massa é definido como o trabalho que tem que ser feito para trazer um objeto da massa unitária do infinito para o ponto dado. Uma vez que existe sempre uma atração, o trabalho deve ser feito é negativo; portanto, o potencial em um ponto é sempre negativo ou zero. A energia potencial é o potencial multiplicado pela massa do objeto trazido. A velocidade de escape é definida como a velocidade que deve ser dada a um objeto para enviá-lo para o infinito sem qualquer outra força. Em termos de energia, a energia cinética devido à velocidade dada é igual à energia potencial. Por esta igualdade, obtemos a velocidade de escape como a raiz quadrada de (2GM / r). Onde r é a distância radial ao ponto em que o potencial é medido.

Velocidade orbital

A velocidade orbital é a velocidade que um objeto deve manter para estar em determinada órbita. Para um objeto em uma órbita com raio r, a velocidade orbital é dada pela raiz quadrada de (F r / m) onde F é a força interna líquida e m é a massa do objeto orbital. A força interna num sistema de massa é GMm / r ² . Ao substituir isso, obtemos a velocidade orbital como a raiz quadrada de (GM / r). Isso também pode ser provado usando a conservação de energia mecânica de um campo conservador. Deve notar-se que a velocidade orbital está mudando a direção. Portanto, isso realmente é aceleração, mas a magnitude da velocidade não muda. Pequenas perdas de energia no espaço causam a redução da energia cinética e, em seguida, o objeto chega a uma órbita inferior para se estabilizar.

Qual a diferença entre velocidade de escape e velocidade orbital? • A velocidade de escape é a velocidade necessária para escapar de uma superfície. • A velocidade orbital é a velocidade necessária para manter um objeto em uma órbita. • Ambas as quantidades são independentes do objeto em movimento. • A velocidade de escape irá diminuir à medida que o objeto atingir o infinito e, no infinito, a velocidade será zero. • A velocidade orbital permanece constante em toda a órbita. A velocidade orbital muda a direção.