Un objeto m en el campo gravitatorio de otro objeto M capital M puede moverse en una trayectoria en órbita o fuera de órbita. Las trayectorias en órbita y fuera de órbita pueden describirse mediante secciones cónicas, y calcularse utilizando el concepto de conservación de la energía.

Secciones cónicas

En física, las trayectorias que puede seguir un objeto sometido a la atracción gravitatoria se denominan secciones cónicas. En matemáticas, estas curvas se obtienen tomando un corte de un cono en diferentes ángulos. Estas formas son el círculo, la elipse, la parábola y la hipérbola. El círculo y la elipse son órbitas limitadas (como los planetas alrededor del sol), y la parábola y la hipérbola son no limitadas (como un cohete desviado en una órbita de honda).

Figura 1: Ilustración de las cuatro secciones cónicas diferentes.

Cálculo de las trayectorias en órbita y fuera de órbita

Para determinar si un objeto con masa m seguirá una trayectoria en órbita o fuera de órbita, es útil aplicar la conservación de la energía y calcular la energía potencial cinética y gravitatoria del objeto en el campo gravitatorio de la masa M M mayúscula.

E_cinética > E_potencial : El objeto m tiene suficiente energía para escapar de la atracción gravitatoria del objeto M M mayúscula y sigue una trayectoria fuera de órbita, escapando al infinito.

E_cinética < E_potencial : La velocidad del objeto m es demasiado pequeña para escapar de la atracción gravitatoria del objeto M y queda atrapado en caída libre alrededor del objeto M. 'M' mayúscula

La energía cinética E_cinética E mayúscula cinética y la energía potencial gravitatoria E_potencial E mayúscula potencial de un objeto con masa m en el campo gravitatorio de masa M M mayúsculapueden describirse mediante las ecuaciones de la página de teoría de la velocidad de escape.