Diferença entre velocidade de escape e velocidade orbital

Velocidade de escape vs velocidade orbital

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

Velocidade de escape

Como sabemos pela teoria do campo gravitacional, um objeto com massa sempre atrai qualquer outro objeto que é 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 ao redor de uma massa é definido como o trabalho que deve ser feito para trazer um objeto de unidade de massa do infinito para o ponto determinado. Como sempre há uma atração, o trabalho a ser realizado é negativo; portanto, o potencial em um ponto é sempre negativo ou zero. 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 ao infinito sem nenhuma outra força. Em termos de energia, a energia cinética devido à velocidade especificada é igual à energia potencial. Por essa igualdade, obtemos a velocidade de escape como raiz quadrada de (2GM / r). Onde r é a distância radial ao ponto, o potencial é medido.

Velocidade orbital

A velocidade orbital é a velocidade que um objeto deve manter para estar em uma determinada órbita. Para um objeto em órbita com raio r, a velocidade orbital é dada pela raiz quadrada de (F r / m), onde F é a força interna interna e m é a massa do objeto orbital. A força interna em um sistema de massa é GMm / r².  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-se notar que a velocidade orbital está mudando de direção. Portanto, isso realmente é aceleração, mas a magnitude da velocidade não muda. Pequenas perdas de energia no espaço fazem com que essa energia cinética seja reduzida e, em seguida, o objeto chega a uma órbita mais baixa para estabilizar.