Comparativa entre Campos Eléctricos y Gravitatorios: Conceptos y Fenómenos Ondulatorios

Comparativa entre Campo Eléctrico y Campo Gravitatorio

Existen diversas analogías y diferencias fundamentales entre ambos campos:

Analogías

• Ambos son creados por una masa o carga puntual y son campos centrales (la fuerza se dirige hacia el centro).
• Sus líneas de campo son abiertas y presentan simetría radial.
• Son campos conservativos, por lo que tienen asignada una energía potencial y un potencial.
• El trabajo se almacena en forma de energía potencial que puede recuperarse íntegramente; ambos son formalmente idénticos.
• Son directamente proporcionales a la carga o masa e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia.

Diferencias

• Naturaleza de la fuerza: El campo eléctrico puede ser atractivo o repulsivo, mientras que el gravitatorio es siempre atractivo. Por tanto, en el campo gravitatorio las líneas siempre apuntan hacia la masa, mientras que en el eléctrico salen de la positiva y van hacia la negativa.
• Constantes: La constante G es universal, mientras que la constante K depende del medio en que se encuentren las cargas.
• Movimiento: Si una masa se mueve, no afecta al campo gravitatorio; sin embargo, si una carga se mueve, además de variar el campo eléctrico, aparece un campo magnético.

Principio de Huygens

Este principio enuncia la propiedad fundamental de cada uno de los puntos de un frente de onda, permitiendo predecir cómo será el nuevo frente tiempo más tarde. Conociendo los sucesivos frentes de onda, es posible determinar cómo tendrá lugar la propagación de un movimiento ondulatorio determinado.

Postulado: Todo punto de un frente de onda se convierte en un centro puntual productor de ondas elementales secundarias, de igual velocidad y frecuencia que la onda inicial, cuya superficie envolvente constituye un nuevo frente de onda.

Fenómenos Ondulatorios

Difracción

Es la desviación en la propagación rectilínea de las ondas cuando estas atraviesan una abertura o pasan próximas a un obstáculo.

Reflexión

Fenómeno por el cual, al llegar una onda a la superficie de separación de dos medios, es devuelta al primero de ellos junto con una parte de la energía del movimiento ondulatorio, cambiando su dirección de propagación.

Leyes de la reflexión:

1. El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están situados en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia (i) y el ángulo de reflexión (r) son iguales.

Refracción

Fenómeno por el cual, al llegar una onda a la superficie de separación de dos medios, penetra y se transmite en el segundo de ellos junto con una parte de la energía del movimiento ondulatorio, cambiando su dirección de propagación.

Leyes de la refracción:

1. El rayo refractado, la normal y el rayo incidente están en el mismo plano.
2. sen i / sen r = v₁ / v₂ = n₂₁.

Ondas Estacionarias

• Vientres: Puntos que las ondas alcanzan en concordancia de fases para los que la amplitud es máxima.
• Nodos: Puntos que las ondas alcanzan en oposición de fases para los que la amplitud es nula.

Definición: Es la onda producida por la interferencia de dos ondas armónicas de igual amplitud y frecuencia que se propagan en la misma dirección y sentido contrario. Un ejemplo ocurre en un medio limitado, como una cuerda atada a un punto fijo, donde el movimiento ondulatorio se ve afectado por la reflexión que experimenta en los extremos del medio.