Los Satélites y sus Órbitas

Que la fuerza centripeta te acompañe...


Por qué los satélites no se caen? Bueno, técnicamente la mayoría si caen antes o después ... deja que me explique...

La ley de Newton confirma que deben caer a la Tierra tal como lo hizo la manzana en su cabeza.

Ley de Gravitación Universal de Newton

Según la Wikipedia: la ley de Newton de la gravitación universal establece que una partícula atrae a otra partícula con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros.

dónde:
F es la fuerza entre las masas;

source wikipedia
G es la constante gravitacional (6.674 × 10-11 N · (m / kg) 2);
m1 es la primera masa (por ejemplo, la Tierra)
m2 es la segunda masa (por ejemplo, nuestro satélite)
r es la distancia entre los centros de masa.

Entonces ... Si cada masa atrae al resto de masas con una fuerza a lo largo de la línea que une ambas, ¿por qué los satélites siguen en pie? Fácil: es porque vuelan muy rápido.
Entonces ... Si están volando rápido ... ¿Por qué giran alrededor de la Tierra y no salen disparados hacia el infinito?
Afortunadamente, hay otra Fuerza.
La Fuerza centrípeta:

La idea era volver a copiar la definición de Wikipedia, pero creedme ... no es una buena idea.
Déjadme intentar explicar qué es la fuerza centrípeta. Cuando corres normalmente, te estás moviendo recto hacia adelante.
Ahora imagina que corres con una mano agarrada a una farola. ¿Que es lo que pasa? estás corriendo como antes pero una Fuerza (tu brazo) no te permite escapar del poste. Tu brazo es la fuerza centrípeta. Un satélite siempre cae hacia la Tierra. Pero la velocidad trata de alejarlo. La suma de las fuerzas es un movimiento circular.

source wikipedia

F es la fuerza centrípeta
m es la masa del satélite
v es la velocidad
r es el radio (Recuerda: la distancia desde el satélite al centro del planeta, no de la superficie.)

source wikipedia

Por supuesto, si la velocidad es demasiado rápida, el satélite abandonará la gravedad de la Tierra. Si es más lenta de la necesaria, el satélite vuelve a la Tierra.

Seguramente ya habrás visto que: la fuerza centrípeta y la gravedad son la misma fuerza ... Así es!

source Gulf of Maine Research Institute

Usaremos las siguientes fórmulas donde: la primera fórmula Fc es Fuerza centrípeta, msat es Masa del satélite, v es la velocidad del satélite, r radio o distancia entre el centro del satélite y el centro de la Tierra, el segundo FG es , G es la fórmula gravitacional, ME es la masa de la Tierra, msat y r lo mismo que se dijo antes.

source Gulf of Maine Research Institute


Por lo tanto:
Source Airbox.Space
De momento ya podemos apreciar que la masa del satélite no es crítica, continuamos:
Source Airbox.Space
¡Genial! tenemos una fórmula para conocer la velocidad de nuestro satélite. Podemos ver que los datos más importantes son la masa del planeta a orbitar y la distancia entre el centro del planeta y el satélite.

Ahora vamos a concentrarnos en los números de la Tierra, gracias de nuevo a Wikipedia. Recordad de usar las unidades estándar (metros y kilogramos, no Km o Toneladas, etc.)
Source Airbox.Space
Ahora vamos a usar el ISS como ejemplo. La ISS orbita normalmente a alrededor de 400 km de altura. Eso significa que R = RT + R iss = 6370 Km + 400 Km = 6770 Km
Source Airbox.Space
Sabiendo que Newtons (N) son masa (Kg) x Gravedad (m / s2) podemos finalizar los cálculos:
Source Airbox.Space

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