04 // Compêndio Interativo de Fórmulas // LEIS DA MECÂNICA, ELETROMAGNETISMO E RELATIVIDADEF = G · (m₁ · m₂) / r²

Lei da Gravitação Universal de Newton, Velocidade Orbital e de Escape

Lei do inverso do quadrado da distância que rege a atração gravitacional, a gravidade na superfície g, órbitas circulares e a Terceira Lei de Kepler.

Referência da fórmula
Fórmula principal
F = G · (m₁ · m₂) / r²
Formas isoladas
g(r) = G · M / r² (Gravitational Field Strength)
v_orbit = √(G · M / r), v_escape = √(2 G · M / r) = √2 · v_orbit
T² = (4π² / GM) · r³ (Kepler's Third Law of Orbital Periods)
Variáveis e unidades
Variáveis e unidades — Newton's Law of Universal Gravitation, Orbital & Escape Velocity Sheet
SymbolNameUnit
FGravitational Attraction Force (F)N
m1Primary Mass m₁ (kg)kg
m2Secondary Mass m₂ (kg)kg
rCenter-to-Center Distance r (m)m
Entradas e parâmetros
[kg]
[kg]
[m]
Resultado calculado (Gravitational Attraction Force (F))
F =8,694.005N

Notas e explicação da fórmula

  • By spherical symmetry (Newton's Shell Theorem), a spherically symmetric body of mass M attracts external particles as if all its mass were concentrated at its center.
  • Setting gravitational force G M m / r² equal to centripetal force m v² / r cancels m and yields circular orbital speed v_orbit = √(GM/r).
  • Setting total mechanical energy ½mv² − GMm/r = 0 yields escape velocity v_escape = √(2GM/r).

Exemplos resolvidos

#1: Calculate the gravitational pull on a 1,000 kg satellite in Low Earth Orbit at altitude 400 km (r = 6.771 × 10⁶ m).
M_Earth = 5.972 × 10²⁴ kgm₂ = 1,000 kgr = 6.771 × 10⁶ m
F = (6.6743×10⁻¹¹ × 5.972×10²⁴ × 1000) / (6.771×10⁶)²
→ F = 8,693 N (local gravity g = 8.69 m/s², 88.6% of surface gravity!)
#2: Find the circular orbital velocity and escape velocity at that same 400 km orbit.
GM_Earth = 3.986 × 10¹⁴ m³/s²r = 6.771 × 10⁶ m
v_orbit = √(3.986×10¹⁴ / 6.771×10⁶) = 7,672 m/s; v_escape = √2 × 7,672
→ v_orbit = 7.67 km/s, v_escape = 10.85 km/s
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Perguntas Frequentes (FAQ)

Como funciona a ferramenta Lei da Gravitação Universal de Newton, Velocidade Orbital e de Escape?+

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