Meccanica

Orbita circolare

Osserva un'orbita quasi circolare: il raggio resta costante e l'eccentricità e ≈ 0.

Orbita circolare — simulazione interattiva (Meccanica). Osserva un'orbita quasi circolare: il raggio resta costante e l'eccentricità e ≈ 0. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.

Orbita circolare

Un satellite in orbita circolare ha esattamente la velocità tangenziale necessaria perché l'accelerazione centripeta coincida con quella gravitazionale.

Per un cerchio stabile, v²/r = GM/r², da cui v = √(GM/r). La velocità è fissata dal raggio per una data massa centrale.

• v = √(GM/r)
• T² ∝ r³

Sintesi dell'indagine

Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio

La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.

Domanda guida

Se metti il satellite su un'orbita circolare più ampia, come cambia la velocità orbitale che gli serve per restare su quel cerchio?

Previsioni da valutare

• Un'orbita più ampia richiede velocità maggiore
• La velocità è la stessa a ogni raggio
• Un'orbita più ampia richiede velocità minore

Ruoli delle variabili

Cosa imposti tu:

• Massa del satellite m (kg)
• Raggio dell'orbita r (m)

Cosa misuri:

• Velocità orbitale v (m/s)
• Forza centripeta F = m·v² / r (N)

Come si svolge l'indagine

1. Apri la simulazione d'orbita circolare e premi Reimposta.
2. Attiva la sonda di raggio (r), la lettura di eccentricità (e) e la sonda di velocità.
3. Per ogni raggio qui sotto, lancia il satellite tangenzialmente, premi Play e — quando e si assesta vicino a 0 (un vero cerchio) — registrane la velocità orbitale.

Equazione che governa

Velocità orbitale circolare — v = √(GM / r)

Per un'orbita circolare stabile, la gravità fornisce esattamente la forza centripeta, fissando la velocità a v = √(GM/r). Dipende solo dalla massa centrale (attraverso GM) e dal raggio — mai dalla massa del satellite stesso.

Forza centripeta — F = m·v² / r

Qualunque corpo che si muove su un cerchio di raggio r a velocità v è attratto verso l'interno con forza F = m·v²/r. Qui quella forza interna è fornita dall'attrazione gravitazionale della massa centrale.

Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti

• Mostra i passaggi con cui calcoli v = √(GM/r) con GM = 40 m³/s² per una prova, e confrontala con la velocità letta dalla simulazione.
• All'aumentare del raggio, la velocità orbitale sale o scende? Argomenta con numeri della tabella se v ∝ r, v ∝ 1/r o v ∝ 1/√r.

Dove si ritrova fuori dal laboratorio

• I tuoi dati usavano un satellite da 1 kg. Un satellite da 2 kg avrebbe bisogno di una velocità orbitale diversa allo stesso raggio? Spiega con v = √(GM/r): la massa del satellite stesso compare nella formula?
• La forza centripeta nell'ultima colonna è fornita interamente dalla gravità. Spiega cosa accadrebbe all'orbita se il satellite fosse lanciato allo stesso raggio ma più veloce di √(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. Benvenuto all'orbita circolare
2. Seleziona il satellite
3. Premi Play
4. Orbita stabile
5. Apri i dati
6. Ce l'hai fatta!

Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.

Apri laboratorio interattivo →

Scarica foglio di laboratorio →

La legge di gravitazione universale