Mecânica

Órbita circular

Observe uma órbita quase circular: raio estável e excentricidade e ≈ 0.

Órbita circular — simulação interativa de Mecânica. Observe uma órbita quase circular: raio estável e excentricidade e ≈ 0. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

órbita circular

Um satélite em órbita circular tem exatamente a velocidade tangencial necessária para que a aceleração centrípeta iguale a aceleração gravitacional.

Para um círculo estável, v²/r = GM/r², o que dá v = √(GM/r). A velocidade fica determinada pelo raio para uma dada massa central.

• v = √(GM/r)
• T² ∝ r³

Resumo da investigação

Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório

O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.

Pergunta de direção

Se você colocar o satélite em uma órbita circular maior, como mudará a velocidade orbital necessária para permanecer nesse círculo?

Previsões para pesar

• Uma órbita mais ampla precisa de uma velocidade mais rápida
• A velocidade é a mesma em todos os raios
• Uma órbita mais ampla precisa de uma velocidade mais lenta

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Massa do satélite m (kg)
• Raio da órbita r (m)

O que você mede:

• Velocidade orbital v (m/s)
• Força centripeta F = m·v² / r (N)

Como funciona a investigação

1. Abra a simulação de órbita circular e pressione Redefinir.
2. Habilite a sonda de raio (r) e a leitura de excentricidade (e) e ligue a sonda de velocidade.
3. Para cada raio abaixo, lance o satélite tangencialmente, pressione Reproduzir e - assim que e se aproximar de 0 (um círculo verdadeiro) - registre sua velocidade orbital.

Equação governante

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

Para uma órbita circular estável, a gravidade fornece exatamente a força centrípeta, que fixa a velocidade em v = √(GM/r). Depende apenas da massa central (através do GM) e do raio — nunca da própria massa do satélite.

Força Centrípeta — F = m·v² / r

Qualquer corpo que se mova em um círculo de raio r com velocidade v é puxado para dentro com uma força F = m·v²/r. Aqui, essa força interna é fornecida pela atração gravitacional da massa central.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Mostre seu trabalho computando v = √(GM/r) com GM = 40 m³/s² para uma tentativa e compare-o com a velocidade que você lê na simulação.
• À medida que o raio aumenta, a velocidade orbital aumenta ou diminui? Use números de sua tabela para argumentar se v ∝ r, v ∝ 1/r ou v ∝ 1/√r.

Onde isso aparece além do laboratório

• Seus dados usaram um satélite 1 kg. Um satélite 2 kg precisaria de uma velocidade orbital diferente no mesmo raio? Explique usando v = √(GM/r) — a própria massa do satélite aparece nele?
• A força centrípeta na última coluna é fornecida inteiramente pela gravidade. Explique o que aconteceria com a órbita se o satélite fosse lançado no mesmo raio, mas mais 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. Bem-vindo à órbita circular gravitacional
2. Selecione o satélite
3. Pressione Reproduzir
4. órbita estável
5. Abra os dados
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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Baixe a planilha do laboratório →

Lei da Gravitação Universal de Newton