2.4 Velocidad de escape
Se ha calculado la energía necesaria para situar un satélite en una órbita circular determinada. Si se le suministra una energía menor, el término de la energía potencial será predominante y el satélite acabará cayendo tarde o temprano a la tierra. Sin embargo, si la energía es mayor, el satélite puede acabar saliendo fuera de la influencia del campo gravitatorio del planeta, tanto más rápidamente cuanto mayor sea la energía suministrada.
Fíjate en la siguiente animación interactiva, que simula el denominado "Cañón de Newton", un ejemplo utilizado comúnmente para ilustrar una órbita alrededor de un planeta. En ella se coloca un cañón en lo alto de una montaña disparando su munición de forma horizontal. La montaña necesita ser muy alta para evitar la atmósfera terrestre y así poder ignorar los efectos de fricción sobre la bola de cañón.
Interactúa con ella, variando la velocidad de lanzamiento (Speed), presiona el botón de lanzamiento (Fire) y comprueba las distintas trayectorias del proyectil para distintas velocidades.
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| Animación 10. St Chris Physics Permiso Uso educativo |
Observa que, para pequeñas velocidades, el proyectil cae sobre la superficie terrestre. Llegado a un punto ya no cae y colisiona con el propio cañón y, finalmente, a velocidades muy grandes escapa del campo gravitatorio terrestre. ¿Te atreves a calcular los valores de las velocidades para los que estas transiciones tienen lugar?
Para la última transición, el caso límite ocurre cuando el satélite tiene suficiente energía para abandonar completamente la atracción gravitatoria del planeta, cosa que ocurrirá cuando la distancia al mismo sea infinita, momento en el que el satélite estará en reposo. En ese momento su energía mecánica se anulará (
).
La velocidad de lanzamiento necesaria para que esto se produzca se conoce como velocidad de escape y su valor puede calcularse de una forma sencilla para cualquier planeta de masa
y distancia de lanzamiento
respecto al centro del planeta:
La velocidad de escape es la velocidad que debe suministrarse a un cuerpo para que escape de la atracción gravitatoria del planeta. Su valor es:
Observa que este valor es independiente de la masa del cuerpo (satélite) lanzado y sólo depende de la masa del planeta y del radio del mismo (realmente, de la distancia respecto de su centro a la que se produce el lanzamiento).
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Imagen 22. NASA |
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| Imagen 23. NASA Dominio público |
Queremos lanzar dos sondas espaciales fuera del alcance gravitatorio de la Tierra. La primera tiene un peso de 50 kg y la segunda de 150 kg. ¿Cuál de ellas tendrá que ser lanzada a una velocidad inicial mayor para hacerlo?
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La de 50 kg | |
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La de 150 kg | |
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Ambas precisan la misma velocidad de lanzamiento |
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| Imagen 24. NASA Dominio público |
Calcula la velocidad de escape para un objeto lanzado desde la superficie en Júpiter.
DATOS: G = 6.67·10-11 N·m2·kg-2 , RJúpiter = 70000 km , MJúpiter = 1.9·1027 kg


