Dinámica Orbital: Velocidad, Periodo y Energía de Satélites

Velocidad Orbital: Un satélite de masa m que describe una órbita circular de radio r alrededor de la Tierra (o de otra masa M), se mueve con una velocidad lineal v, constante en módulo. La velocidad orbital no depende de la masa del satélite, pero es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del radio de la órbita. Es decir, cuanto mayor es el radio, menor es la velocidad necesaria para describir la órbita.

Periodo de Revolución

Es el tiempo que tarda un satélite en completar una órbita. También se le conoce como periodo orbital.

Energía Mecánica de Traslación

La energía mecánica total de un satélite en órbita alrededor de la Tierra es la suma de su energía cinética y su energía potencial gravitatoria. Esta energía es negativa porque está asociada a órbitas cerradas (circulares o elípticas), propias de los objetos que no tienen suficiente energía para escapar de la órbita terrestre.

Velocidad de Escape

Es la velocidad mínima que debe adquirir un cuerpo para escapar de la atracción gravitatoria terrestre. Para que esto ocurra, el cuerpo debe encontrarse a una distancia infinita de la Tierra, donde su energía potencial es cero (Ep=0) y su velocidad es nula (Ec=0), por lo que su energía mecánica total también es cero (Em_∞=0).

Energía de Amarre

Para que un cuerpo de masa m abandone el campo gravitatorio terrestre y no regrese, debe alcanzar una distancia infinita. Esto implica realizar un trabajo contra la fuerza gravitatoria. La fuerza que se debe ejercer sobre el cuerpo, una vez en movimiento, debe ser como mínimo igual y de sentido contrario a dicha fuerza. Este trabajo es la energía mínima necesaria para que un cuerpo de masa m abandone definitivamente la Tierra. Cualquier cantidad de energía por debajo de este valor hará que la masa no escape del campo. Por esta razón, a esta energía se le llama energía de amarre.

Satélite Geoestacionario

Es un satélite que gira alrededor de la Tierra con un periodo igual al de rotación de esta (24 horas). Por lo tanto, permanece siempre en la misma posición respecto a la Tierra (a unos 36,000 km de altura aproximadamente sobre el plano del ecuador terrestre). Son muy útiles como satélites de comunicaciones.