Mecánica

Órbita circular

Observa una órbita casi circular: el radio se mantiene estable y la excentricidad e ≈ 0.

Órbita circular — simulación interactiva de Mecánica. Observa una órbita casi circular: el radio se mantiene estable y la excentricidad e ≈ 0. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.

Órbita circular

Un satélite en órbita circular tiene justo la velocidad tangencial necesaria para que la aceleración centrípeta iguale la aceleración gravitacional.

Para un círculo estable, v²/r = GM/r², lo que da v = √(GM/r). La velocidad queda fijada por el radio para una masa central dada.

• Velocidad orbital v = √(GM/r)
• Tercera ley de Kepler: T² ∝ r³

Resumen de la investigación

Planifica la pregunta antes de abrir el laboratorio

El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.

Pregunta guía

Si coloca el satélite en una órbita circular más grande, ¿cómo cambiará la velocidad orbital que necesita para permanecer en ese círculo?

Predicciones a evaluar

• Una órbita más amplia necesita una velocidad más rápida
• La velocidad es la misma en todos los radios.
• Una órbita más amplia necesita una velocidad más lenta

Roles de las variables

Lo que configuraste:

• Masa del satélite m (kg)
• Radio de órbita r (m)

Lo que mides:

• Velocidad orbital v (m/s)
• Fuerza centrípeta F = m·v² / r (N)

Cómo se desarrolla la investigación

1. Abra la simulación de órbita circular y presione Restablecer.
2. Habilite la sonda de radio (r) y la lectura de excentricidad (e), y encienda la sonda de velocidad.
3. Para cada radio a continuación, lance el satélite tangencialmente, presione Reproducir y, una vez que e se establezca cerca de 0 (un círculo verdadero), registre su velocidad orbital.

Ecuación rectora

Velocidad orbital circular — v = √(GM / r)

Para una órbita circular estable, la gravedad proporciona exactamente la fuerza centrípeta, que fija la velocidad en v = √(GM/r). Depende únicamente de la masa central (a través de GM) y del radio, nunca de la propia masa del satélite.

Fuerza centrípeta — F = m·v² / r

Cualquier cuerpo que se mueve en un círculo de radio r con velocidad v es atraído hacia adentro con fuerza F = m·v²/r. Aquí esa fuerza hacia adentro es proporcionada por la atracción gravitacional de la masa central.

Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan

• Muestre su trabajo calculando v = √(GM/r) con GM = 40 m³/s² para una prueba y compárelo con la velocidad que leyó en la simulación.
• A medida que aumenta el radio, ¿la velocidad orbital aumenta o disminuye? Use números de su tabla para argumentar si v ∝ r, v ∝ 1/r o v ∝ 1/√r.

Dónde aparece esto más allá del laboratorio

• Sus datos utilizaron un satélite de 1 kg. ¿Necesitaría un satélite de 2 kg una velocidad orbital diferente en el mismo radio? Explique usando v = √(GM/r): ¿aparece en él la masa del propio satélite?
• La fuerza centrípeta en la última columna la proporciona enteramente la gravedad. Explique qué pasaría con la órbita si el satélite se lanzara con el mismo radio pero más rápido que √(GM/r).

• AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
• AP Physics C: Mechanics — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
• IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
• IB Physics — D.1 Gravitational fields
• General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
• NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces

1. Bienvenido a la órbita circular gravitacional
2. Selecciona el satélite
3. Pulsa Reproducir
4. Órbita estable
5. Abre los datos
6. ¡Lo lograste!

Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.

Abrir laboratorio interactivo →

Descargar ficha de laboratorio →

Ley de Gravitación Universal de Newton