En física , un campo de fuerza es un campo vectorial que describe una fuerza sin contacto que actúa sobre una partícula en varias posiciones en el espacio . Específicamente, un campo de fuerza es un campo vectorial., dónde es la fuerza que sentiría una partícula si estuviera en el punto . [1]
Ejemplos de
- La gravedad es la fuerza de atracción entre dos objetos. Un campo de fuerza gravitacional modela esta influencia que un cuerpo masivo (o más generalmente, cualquier cantidad de energía ) se extiende hacia el espacio que lo rodea. [2] En la gravedad newtoniana , una partícula de masa M crea un campo gravitacional. , donde el vector unitario radial apunta lejos de la partícula. La fuerza gravitacional experimentada por una partícula de masa ligera m , cerca de la superficie de la Tierra está dada por, donde g es la gravedad estándar . [3] [4]
- Un campo electrico es un campo vectorial. Ejerce una fuerza sobre una carga puntual q dada por. [5]
Trabaja
El trabajo depende tanto del desplazamiento como de la fuerza que actúa sobre un objeto. A medida que una partícula se mueve a través de un campo de fuerza a lo largo de una trayectoria C , el trabajo realizado por la fuerza es una integral de línea
Este valor es independiente de la velocidad / momento que la partícula viaja a lo largo de la trayectoria.
Campo de fuerza conservador
Para un campo de fuerza conservador , también es independiente de la trayectoria en sí, dependiendo solo de los puntos de inicio y finalización. Por lo tanto, el trabajo para un objeto que viaja en una trayectoria cerrada es cero, ya que sus puntos de inicio y final son los mismos:
Si el campo es conservador, el trabajo realizado puede evaluarse más fácilmente al darse cuenta de que un campo vectorial conservador se puede escribir como el gradiente de alguna función de potencial escalar:
El trabajo realizado es entonces simplemente la diferencia en el valor de este potencial en los puntos inicial y final del camino. Si estos puntos están dados por x = a y x = b , respectivamente:
Ver también
Referencias
- ^ Métodos matemáticos en ingeniería química, por VG Jenson y GV Jeffreys, p211
- ^ Geroch, Robert (1981). La relatividad general de A a B . Prensa de la Universidad de Chicago. pag. 181. ISBN 0-226-28864-1., Capítulo 7, página 181
- ^ Cálculo de vectores, por Marsden y Tromba, p288
- ^ Ingeniería mecánica, por Kumar, p104
- ^ Cálculo: Funciones trascendentales tempranas, por Larson, Hostetler, Edwards, p1055
enlaces externos
- Campos de fuerza conservadores y no conservadores , Mecánica clásica , Universidad de Texas en Austin