Órbita circular para niños
Una órbita circular es el camino que sigue un objeto cuando gira en un círculo perfecto alrededor de otro objeto más grande, como un planeta girando alrededor de una estrella o un satélite alrededor de la Tierra. En este tipo de órbita, la distancia entre los dos objetos siempre es la misma.
Para entender las órbitas circulares, usamos principios de la ciencia que estudia cómo se mueven los objetos en el espacio. En una órbita circular, la fuerza que mantiene al objeto girando (llamada fuerza centrípeta) es la misma que la fuerza de gravedad que lo atrae hacia el objeto central.
En una órbita circular, no solo la distancia es constante, sino también la velocidad del objeto, la rapidez con la que gira (velocidad angular) y su energía. No hay puntos más cercanos o más lejanos al objeto central, como ocurre en otras órbitas.
Contenido
¿Cómo se Mueve un Objeto en Órbita Circular?
Cuando un objeto se mueve en una órbita circular, su dirección cambia constantemente, pero su velocidad se mantiene igual. Esto se debe a una fuerza que lo empuja hacia el centro del círculo.
La Aceleración en una Órbita Circular
La aceleración en una órbita circular es la que hace que el objeto cambie de dirección sin cambiar su velocidad. Esta aceleración siempre apunta hacia el centro del círculo. Se calcula con la siguiente fórmula:
- Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): a\, = \frac {v^2} {r} \, = {\omega^2} {r}
Donde:
es la velocidad del objeto en órbita.
es el radio del círculo (la distancia desde el centro hasta el objeto).
es la velocidad angular, que mide qué tan rápido gira el objeto en radianes por segundo.
Esta fórmula funciona con cualquier unidad de medida, siempre que se usen las mismas unidades para todas las partes.
La Velocidad Constante
En una órbita circular, la velocidad del objeto es siempre la misma. Se puede calcular usando la siguiente fórmula:
Donde:
- G es la constante de gravitación universal, un número fijo que se usa en los cálculos de gravedad.
- M es la masa combinada de los dos objetos (el que orbita y el que está en el centro). Si un objeto es mucho más grande que el otro, a veces solo se considera la masa del objeto más grande.
es el parámetro gravitacional estándar, que simplifica los cálculos.
¿Cuánto Tarda en Dar una Vuelta? (Período Orbital)
El período orbital es el tiempo que tarda un objeto en completar una órbita circular alrededor de otro. Se puede calcular con esta fórmula:
Donde:
es el período orbital (el tiempo que tarda en dar una vuelta completa).- es el radio de la órbita.
- Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \mu \ es el parámetro gravitacional estándar.
La Energía en una Órbita Circular
La energía total de un objeto en una órbita circular es siempre negativa. Esto significa que el objeto está "atrapado" por la gravedad del cuerpo central y no puede escapar por sí solo.
En una órbita circular, se cumple una regla llamada el teorema del virial:
- La energía de movimiento (energía cinética) del objeto es igual al valor positivo de su energía total.
- La energía de posición (energía potencial) del objeto es el doble de su energía total.
La velocidad necesaria para escapar de la gravedad de un objeto (velocidad de escape) es aproximadamente 1.414 veces la velocidad de una órbita circular a la misma distancia. Si un objeto alcanza la velocidad de escape, su energía total se vuelve cero y puede alejarse indefinidamente.
¿Cómo se Alcanza una Órbita Circular?
Para poner un objeto en una órbita circular, como un satélite en órbita alrededor de la Tierra, se necesita una cantidad específica de "empuje" o cambio de velocidad, conocido como delta-v. A veces, alcanzar una órbita circular muy alta (como una órbita geoestacionaria) puede requerir más energía que simplemente escapar de la gravedad de la Tierra. Esto también depende de la trayectoria que se siga para llegar a esa órbita.
Véase también
En inglés: Circular orbit Facts for Kids
