Interacción gravitatoria y campo de fuerza

Interacción gravitatoria

1. Concepto de línea de campo

Cualquier campo vectorial, en particular el campo gravitatorio, se puede representar mediante unas líneas llamadas de campo o de fuerza, porque a veces interesa tener una imagen de cómo es el campo en una cierta región del espacio. Las líneas de campo son líneas tangentes en cada punto, al campo gravitatorio. No tienen un origen definido, pero terminan en puntos materiales llamados sumideros. En el caso del campo gravitatorio terrestre estas líneas son radiales y se dirigen hacia el centro de la Tierra.

Para representar el campo debemos tener en cuenta lo siguiente:

• El módulo del campo, que viene dado por la densidad de líneas de campo (nº de líneas que atraviesan la unidad de superficie colocada perpendicularmente al campo).
• La dirección del campo que es la línea tangente a la línea de campo en cada punto.
• El sentido correspondiente al del movimiento de una masa en reposo colocada en dicho punto.

Por tanto, dos líneas de campo nunca podrán cortarse, porque sino equivaldría a la existencia de dos vectores intensidad de campo en un mismo punto, imposible según la propia definición.

2. ¿Cuándo se dice que una fuerza es conservativa?

Una fuerza es conservativa cuando realiza un trabajo que no depende de la trayectoria, sino solo de los puntos inicial y final. La fuerza de la gravedad es una fuerza conservativa, por ser una fuerza central (su dirección está en la línea que une los dos cuerpos).

3. Justificar por qué no caen más rápidamente los cuerpos de mayor masa

La velocidad de caída de los cuerpos aumenta uniformemente con el tiempo. Cuanta más masa tiene un cuerpo, mayor será su fuerza de la gravedad, pero a su vez, se verá menos afectado por la fuerza de la gravedad de los otros cuerpos. Por eso, los cuerpos de mayor masa no caen más rápidamente.

4. Explicar por qué es incorrecta la afirmación sobre la fuerza gravitatoria

La fuerza gravitatoria es una fuerza de acción y reacción, es decir, existe una fuerza igual y de sentido contrario a ella. Por eso, la luna está en equilibrio.

5. Deducir la expresión de la energía orbital de un satélite

Poner en órbita un satélite requiere un consumo de energía necesaria para colocarlo a la altura deseada, más la energía que hay que comunicarle para que adquiera la velocidad orbital. La energía orbital del satélite se define como la energía mecánica del mismo cuando se encuentra en órbita, esto es la suma de la energía cinética y potencial gravitatoria.

6. Indicar y explicar el significado de aquellas magnitudes en un campo de fuerza

Un campo de fuerza es una región del espacio donde existe una relación entre cada punto del espacio y una fuerza. El campo gravitatorio, que es conservativo, se caracteriza por la intensidad y el potencial gravitatorio:

• Implica un campo vectorial y se representa por líneas de fuerza.
• Coincide con la aceleración de la gravedad en dicho punto.
• Es independiente de la masa del cuerpo.
• Las líneas de campo, al ser un campo atractivo, se dirigen hacia las fuentes del campo.

Todos los puntos que equidistan del centro del campo tienen el mismo potencial y forman una superficie equipotencial.