Simulación

Velocidad de escape · SimuladorAlcanza órbita o escapa

GravitaciónVelocidad de escape

Un proyectil lanzado desde la superficie de un planeta mostrando la rapidez umbral para escapar de la gravedad.

Publicado: 29 de abril de 2026 · Actualizado: 28 de mayo de 2026

Objetivo

Confirma que escapar de la gravedad de un planeta depende del signo de la energía mecánica total E = ½·m·v² − G·M·m/r en el lanzamiento, y verifica que la rapidez umbral de lanzamiento coincide con la fórmula cerrada de la velocidad de escape v_esc = √(2·G·M/R). Con parámetros de masa terrestre (M ≈ 5,972 × 10²⁴ kg, R = 6371 km), comprueba que un lanzamiento a 8000 m/s queda ligado y regresa, mientras que un lanzamiento a 11200 m/s escapa. Examina cómo al reducir el deslizador Radio del Planeta aumenta v_esc, ilustrando que la compacidad, no la masa por sí sola, gobierna el umbral de escape.

Configuración

  1. Pulsa Reiniciar para borrar cualquier estela previa y devolver el proyectil a la superficie. La lectura de Tiempo muestra 0,00 y la lectura de Altura muestra 0.
  2. Fija el deslizador Radio del Planeta en 6371 km. Este es el radio medio de la Tierra y la referencia por defecto para la predicción de la siguiente sección.
  3. Fija el deslizador Rapidez de Lanzamiento en 8000 m/s. Confirma que la lectura de v_esc indica 11186 m/s: este es el umbral de escape para el radio actual y la masa terrestre fija.
  4. Pulsa Iniciar. El proyectil asciende por el eje vertical del planeta, frenándose a medida que la gravedad lo desacelera, mientras la lectura de Rapidez disminuye y la lectura de Altura aumenta.
  5. Espera a que el proyectil alcance el apogeo (la Rapidez se acerca a 0) y caiga de vuelta. La simulación se detiene cuando el proyectil reimpacta la superficie (la Altura vuelve a 0).
  6. Sin reiniciar, sube el deslizador Rapidez de Lanzamiento a 11200 m/s y pulsa Iniciar. Ahora el proyectil asciende sin invertirse, y la corrida termina al alcanzar el tope de tiempo de 120 s.
El simulador de Velocidad de escape al inicio de una corrida.

Predicción analítica

Con Radio del Planeta R = 6,371 × 10⁶ m y masa terrestre M = 5,972 × 10²⁴ kg, la velocidad de escape es:

v_esc=√(2 · G · M / R)
=√(2 · 6,674 × 10⁻¹¹ · 5,972 × 10²⁴ / 6,371 × 10⁶)
11186 m/s

coincidiendo con la lectura de v_esc. A Rapidez de Lanzamiento v₀ = 8000 m/s, la energía mecánica total por unidad de masa es:

E/m=½ · v₀² − G · M / R
=½ · (8000)² − 3,986 × 10¹⁴ / 6,371 × 10⁶
3,20 × 10⁷ − 6,26 × 10⁷
−3,06 × 10⁷ J/kg

Como E < 0 el proyectil queda ligado. En el apogeo v = 0, así que:

r_max=G · M / |E/m|
3,986 × 10¹⁴ / 3,06 × 10⁷
1,304 × 10⁷ m

lo que da una altura máxima h_max = r_max − R ≈ 6670 km. A Rapidez de Lanzamiento v₀ = 11200 m/s, E/m ≈ ½·(11200)² − 6,26 × 10⁷ ≈ +1,5 × 10⁵ J/kg, apenas por encima de cero: el proyectil escapa y continúa hacia afuera durante toda la ventana de simulación de 120 s.

Análisis de resultados

Tras la corrida a 8000 m/s, observa cómo la lectura de Altura sube hasta un máximo cercano a 6670 km y luego cae a 0 cuando el proyectil reimpacta la superficie. La lectura de Rapidez baja de 8000 m/s hacia 0 en el apogeo, y luego vuelve a subir hasta 8000 m/s en el impacto: la energía se conserva, así que la rapidez de impacto iguala a la rapidez de lanzamiento. La concordancia entre el apogeo predicho (≈ 6670 km) y el pico de Altura observado confirma que la simulación conserva la energía mecánica E = ½·m·v² − G·M·m/r. Tras la corrida a 11200 m/s, la lectura de Rapidez baja de manera sostenida pero nunca llega a 0; la lectura de Altura supera los 6670 km, supera los 13 000 km, y sigue subiendo en t = 120 s cuando el tope de tiempo detiene la corrida. La división cualitativa (regreso a 8000 m/s, ascenso indefinido a 11200 m/s) se sitúa a ambos lados de la lectura de v_esc de 11186 m/s y coincide con el criterio energético: E < 0 liga, E ≥ 0 escapa.

El simulador de Velocidad de escape tras una corrida completa.

Fuente de error

Lo que esta simulación NO modela: el arrastre atmosférico, la rotación planetaria, la masa propia del proyectil (se cancela en la ecuación de energía), la gravedad del Sol o la Luna, ni correcciones por mareas o relativistas. La simulación trata al planeta como una única masa puntual sin rotación, sin atmósfera y sin terceros cuerpos. La forma cerrada v_esc = √(2·G·M/R) y el criterio energético E = ½·v² − G·M/r asumen las mismas idealizaciones, así que se cancelan en lugar de contribuir al residuo entre los apogeos predicho y observado. La brecha restante es por tanto puramente numérica, no física.

Exploración adicional