Ответы:
Когда объект находится на орбите, в игре есть два фактора, а не только один. Первое, как вы упоминаете, это сила тяжести, которая объединяет объекты. Однако каждый объект также имеет импульсную составляющую, которая обычно (в случае круговых орбит) перпендикулярна направлению силы тяжести.
Если мы посмотрим на обычную ситуацию объекта с малой массой, вращающегося вокруг большого (массивного) объекта, то мы можем игнорировать перпендикулярную составляющую скорости (импульса) более крупного объекта и достичь упрощения: меньший объект постоянно тянется к первичному но постоянно «промахивается» из-за своего собственного перпендикулярного импульса.
Есть другие формулы на работе, но никаких других сил нет.
Вам необходимо учитывать только силу, то есть ускорение, а также текущую скорость тела, вращающегося вокруг другого.
Проще говоря: если вы перемещаете мяч, прикрепленный к веревке вокруг вашей головы, единственными силами являются натяжение веревки и сила тяжести к полу. Игнорируя силу тяжести, единственная сила - это натяжение каната, но оно в любом случае не заставляет шар вращаться вокруг вашей головы, это фактически заставляет шар вращаться вокруг него из-за скорости, которую вы надеваете на него.
Гравитация для орбиты, подобно веревке, заставляет уже движущийся объект изгибать свою в противном случае прямолинейную траекторию в эллипс / окружность, а не падать к центру.
Что ж, Кеплер объяснил, что 2 случайно движущихся объекта, привлеченных друг к другу, всегда будут образовывать эллиптические орбиты. Афелий и перигелий зависят от этого начального движения, положения, силы притяжения. Единственный случай, когда сталкиваются 2 объекта, это когда перигелий ближе к краю орбиты, чем сумма радиусов 2 объектов.
У этого очень хорошего вопроса (я задавался вопросом о себе 30 лет назад!) Есть важный, но простой ответ: из-за инерции в большинстве случаев они пропускают столкновения. Короче говоря, например, траектории планет являются компромиссом между их тенденцией двигаться по прямым линиям (инерция) и гравитационным притяжением, приложенным другими объектами. Когда гравитационное притяжение становится сильнее, скорость возрастает, следовательно, увеличивается инерция, что обычно позволяет планете прыгать рядом с источником притяжения (к тому времени она набрала такую большую скорость, что просто прыгает). Таким образом, на практике только крошечный набор начальных условий приводит к фактическому столкновению. Те, которые попадают, имеют нулевой момент импульса для начала (поэтому они находятся на чисто радиальной столкновительной орбите).