La velocidad orbital es la velocidad que debe tener un satélite para mantenerse en una órbita circular alrededor de la Tierra sin alejarse ni acercarse a ella. En una órbita circular, la fuerza gravitatoria actúa como fuerza centrípeta, proporcionando la aceleración necesaria para mantener el movimiento circular.

Igualamos la fuerza gravitatoria (ley de Newton) a la fuerza centrípeta:

Donde $M$ es la masa de la Tierra, $m$ la masa del satélite, $r$ la distancia del centro de la Tierra al satélite, $G$ la constante de gravitación universal y $v$ la velocidad orbital. Simplificando la masa del satélite $m$ en ambos miembros:

Esta expresión muestra que la velocidad orbital depende únicamente de la masa de la Tierra $M$ y de la distancia $r$ al centro de la Tierra. No depende en absoluto de la masa del satélite $m$, ya que esta se cancela al igualar las dos fuerzas.

Dado que la velocidad orbital $v = \sqrt{\dfrac{GM}{r}}$ es independiente de la masa del satélite, un satélite de $2000 \text{ kg}$ y otro de $1000 \text{ kg}$ que orbiten a la misma distancia $r$ del centro de la Tierra tendrán exactamente la misma velocidad orbital. La masa del satélite no influye en su velocidad orbital porque, al aplicar la segunda ley de Newton, la masa se cancela en ambos lados de la ecuación.En definitiva, ambos satélites tienen la misma velocidad orbital si orbitan a la misma altura. Si orbitaran a distancias diferentes, el más cercano a la Tierra (menor $r$) tendría mayor velocidad orbital, independientemente de su masa.