Cualquier objeto que solo esté bajo la influencia de la gravedad se considera en caída libre. Incluso si se está moviendo hacia arriba. Si te caes de un edificio, estás en caída libre. Si arrojas una piedra, está en caída libre. La ISS que orbita la Tierra está en caída libre. New Horizons, escapando del sistema solar, está en caída libre.
Además, no hay “límite”. La gravedad comienza fuerte y se debilita con la distancia, pero se extiende hasta el infinito (acercándose a la fuerza cero, pero nunca llegando a alcanzarla). Lo más cercano a un límite sería el borde de la Esfera de influencia, donde la gravedad de otro cuerpo astronómico comienza a fortalecerse.
Dicho esto, lo que sucede cuando un objeto está en caída libre depende en gran medida de qué tan rápido se mueva y de qué manera. Digamos que está justo al borde de la esfera de influencia de la Tierra. Si se mueve a algo llamado velocidad de escape, entonces … bueno, escapará. Ni siquiera importa en qué dirección se está moviendo (a menos que esté directamente EN la Tierra). Terminará cada vez más lejos, disminuyendo la velocidad todo el camino, pero nunca del todo porque la gravedad se está debilitando aún más.
Si se mueve más lento que la velocidad de escape, caerá hacia la Tierra. Si también se mueve lo suficientemente de lado como para perder la Tierra, entonces girará y volverá a donde comenzó: una órbita estable. Si no echa de menos la Tierra, entonces, bueno, la golpea. Lo rápido que golpea depende de qué tan rápido se movía cuando comenzó. Si comenzó en punto muerto, entonces lo más rápido que puede golpear la Tierra es a la velocidad de escape.
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