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Analogías, Similitudes entre los Campos Gravitatorio y Eléctrico

SIMILITUDES, ANALOGÍAS ENTRE EL CAMPO GRAVITATORIO Y EL CAMPO ELÉCTRICO:

PODRÍA INTERESAR IR A DIFERENCIAS ENTRE LOS CAMPOS GRAVITATORIO Y ELÉCTRICO

1.- LAS FUERZAS GRAVITATORIAS Y LAS FUERZAS ELECTROSTÁTICAS están dirigidas según la línea que une los cuerpos y son directamente proporcionales al producto de sus magnitudes carácterísticas (masa o carga según el caso) e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que las separa:

2.- LAS FUERZAS GRAVITATORIAS Y ELECTROSTÁTICAS SON FUERZAS CENTRALES:

FUERZAS CENTRALES: son aquellas en las que independientemente del movimiento del cuerpo, el vector fuerza está continuamente dirigida hacia un mismo punto fijo y su módulo depende exclusivamente de la distancia que separa el cuerpo de dicho punto central.

Cualquier desplazamiento entre dos puntos lo podemos descomponer de manera arbitraria en tramos radiales (en la dirección de la fuerza) y tramos circulares (según la dirección determinada por la circunferencia centrada en el punto donde se encuentra la masa que genera la fuerza). Si la fuerza es central, el trabajo en los tramos circulares es nulo, ya que la fuerza es perpendicular al desplazamiento, y el valor final sólo depende de la componente radial, no del camino seguido.

Es por ello que todas las fuerzas centrales son CONSERVATIVAS.

3.- LAS FUERZAS GRAVITATORIAS Y ELECTROSTÁTICAS SON CONSERVATIVAS:

FUERZAS CONSERVATIVAS: son las que el trabajo realizado por ellas en un desplazamiento no depende del camino seguido, sino sólo de la posición inicial y final. Es una característica de las FUERZAS CENTRALES. Las fueras conservativas acumulan en los cuerpos ENERGÍA POTENCIAL, cuya expresión depende de la fuerza y se obtiene en cada caso resolviendo la integral:

Que es el TEOREMA DEL TRABAJO

Al igual que la fuerza gravitatoria (determinada por la Ley de Gravitación Universal de Newton) y eléctrica ( Ley de Coulomb), la fuerza elástica (determinada por la Ley de Hooke) es también central y por lo tanto tambien conservativa.

Por todo lo anterior:

4.- LAS FUERZAS GRAVITATORIAS Y ELÉCTROSTÁTICAS por ser CONSERVATIVAS, LLEVAN ASOCIADA SU ENERGÍA POTENCIAL:

5.- Son fuerzas de LARGO ALCANCE, puesto que la interacción entre dos masas o entre dos cargas sólo desaparece a distancia igual al infinito.

6.- SON FUERZAS POR INTERACCIÓN A DISTANCIA, no necesitan que los cuerpos se encuentren en contacto, que actúan incluso en el vacío. Su mecanismo de acción se explica mediante campos de fuerza. El campo gravitatorio es el soporte del fenómeno gravitatorio y el campo eléctrico el de la interacción eléctrica.

CAMPO: es cualquier perturbación en un punto del espacio de una determinada magnitud física (escalar o vectorial). La cantidad de perturbación depende de la distancia al origen de lo que la produce.

La INTENSIDAD DE CAMPO se obtiene como el cociente entre la fuerza correspondiente y la magnitud característica en cada caso que actúa como testigo de la presencia de la interacción:

7.- Como los CAMPOS SON CONSERVATIVOS, al igual que las fuerzas que determinan la interacción en cada caso llevaban asociada una ENERGÍA POTENCIAL, los campos tambien LLEVAN ASOCIADOS UN POTENCIAL CARACTERÍSTICO, cuya relevancia es que es una MAGNITUD ESCALAR:

8.- LAS LÍNEAS DE FUERZA con que se representan los campos gravitatorio y eléctrico SON RADIALES Y ABIERTAS, a diferencia del campo magnético, que son cerradas.

9.- Tanto en el Campo Gravitatorio como en el eléctrico se cumple el TEOREMA DE GAUSS:

EL FLUJO DEL CAMPO CUMPLE EL TEOREMA DE GAUSS PARA EL CAMPO GRAVITATORIO:

Dada una distribución de masa el flujo del campo de toda la distribución a través de cualquier superficie cerrada que contenga una cierta cantidad de masa m, viene dada por:

EL FLUJO DEL CAMPO CUMPLE EL TEOREMA DE GAUSS PARA EL CAMPO ELÉCTRICO:

Dada una distribución de carga, el flujo del campo creado por ella, a través de cualquier superficie cerrada que contenga una cierta cantidad de carga Q, vale:

 

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