Campos de fuerzas, interacciones fundamentales y leyes de Kepler: resumen de física

Un campo de fuerzas establece una correspondencia unívoca entre cada punto del espacio y una fuerza, asignando a cada punto del espacio una única fuerza. El campo de fuerza es conservativo si el trabajo realizado por la fuerza es cero. Un campo de fuerza es constante cuando la fuerza que lo define toma el mismo valor en todos los puntos. Un campo estacionario es aquel que mantiene su valor constante a lo largo del tiempo en un punto determinado. Las líneas de campo son representaciones gráficas de los campos de fuerzas, con la misma dirección y sentido que el vector campo, representando la dirección y el sentido, pero no el valor. La intensidad se representa mediante una mayor o menor separación entre las líneas de campo. Estas líneas nacen en el infinito y terminan en el centro de la masa y no pueden cortarse.

Campo Gravitatorio

El campo gravitatorio existe en una región del espacio si una masa colocada en un punto experimenta una fuerza gravitatoria. Es una propiedad física comunicada al espacio por un objeto con masa. Es un campo central, ya que está dirigido hacia el punto donde se encuentra la masa que lo crea, y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Potencial

Se denomina potencial al trabajo realizado por la fuerza central para trasladar la unidad de masa sometida a la acción del campo desde el infinito hasta dicho punto.

Interacciones Fundamentales

Interacción Gravitatoria

La interacción gravitatoria con la que se atraen dos partículas es universal, proporcional a las masas de las partículas que se atraen y decae con el cuadrado de la distancia. Teóricamente, su alcance es ilimitado.

Interacción Electrostática

La interacción electrostática actúa sobre partículas cargadas y en reposo. Puede ser atractiva o repulsiva, según las cargas tengan distinto o igual signo. Teóricamente, tiene un alcance ilimitado.

Interacción Magnética

La interacción a distancia entre dos imanes es producida por las cargas eléctricas cuando se mueven con una cierta velocidad, pero no guarda ninguna semejanza con las anteriores.

Principio de Superposición

El principio de superposición establece que la fuerza o el potencial en un punto determinado es igual a la suma de los valores de los campos. Si una carga está sometida simultáneamente a varias fuerzas independientes, la fuerza resultante se obtiene sumando vectorialmente dichas fuerzas. Cuando varias partículas interaccionan entre sí, las interacciones son aditivas.

Intensidad de Campo

La intensidad de campo en cualquier punto se define como la fuerza eléctrica que actúa sobre una unidad de carga de prueba positiva colocada en ese punto.

Ley de Coulomb

La ley de Coulomb establece que la fuerza con la que se atraen o se repelen dos cargas en reposo es directamente proporcional al producto de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

El Culombio

El culombio se define como la cantidad de carga eléctrica que fluye a través de la sección de un conductor durante un segundo cuando la intensidad de la corriente que pasa por él es de un amperio.

Fuerzas Centrales y Conservativas

Fuerza Central

Una fuerza central es aquella que siempre está dirigida al mismo punto, como por ejemplo la fuerza recuperadora del M.A.S., la fuerza de atracción que ejerce el sol sobre la tierra en su movimiento de traslación, la fuerza que ejerce sobre el electrón el núcleo del átomo de hidrógeno o la fuerza centrípeta.

Fuerza Conservativa

Una fuerza conservativa es aquella que realiza el mismo trabajo al ir de un punto a otro, independientemente del camino recorrido por la partícula.

Fuerza de Contacto

Las fuerzas de contacto son fuerzas de interacción entre dos cuerpos que se tocan.

Campo Eléctrico y Superficies Equipotenciales

Campo Eléctrico

El campo eléctrico creado por una carga puntual es también central, ya que está dirigido hacia el punto donde se encuentra la carga que lo crea. El campo eléctrico se centra solo para las situaciones en las que se aplica la Ley de Coulomb.

Superficie Equipotencial

Una superficie equipotencial es aquella en la que todos los puntos que equidistan de la tierra tienen el mismo potencial.

Leyes de Kepler

1. 1ª Ley de las órbitas: Los planetas giran alrededor del sol describiendo órbitas elípticas en uno de cuyos focos se encuentra el Sol.
2. 2ª Ley de las áreas: Las áreas barridas por el radio vector que une el sol con un planeta son directamente proporcionales a los tiempos empleados en barrerlas. La velocidad es constante.
3. 3ª Ley de los periodos: Los cuadrados de los periodos son directamente proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de las respectivas órbitas.

Momento de Fuerza

El momento de fuerza que actúa sobre una partícula es igual a la variación del momento angular de dicha partícula.