Punto de partida

Una fuente puntual es una única fuente localizada identificable de algo. Una fuente puntual tiene una extensión insignificante, lo que la distingue de otras geometrías de fuente. Las fuentes se denominan fuentes puntuales porque en el modelado matemático, estas fuentes generalmente se pueden aproximar como un punto matemático para simplificar el análisis.

La fuente real no necesita ser físicamente pequeña, si su tamaño es insignificante en relación con otras escalas de longitud en el problema. Por ejemplo, en astronomía , las estrellas se tratan habitualmente como fuentes puntuales, aunque en realidad son mucho más grandes que la Tierra .

En tres dimensiones , la densidad de algo que sale de una fuente puntual disminuye en proporción al cuadrado inverso de la distancia desde la fuente, si la distribución es isotrópica y no hay absorción ni ninguna otra pérdida.

Matemáticas

En matemáticas, una fuente puntual es una singularidad de la que emana flujo o flujo. Aunque singularidades como esta no existen en el universo observable, las fuentes puntuales matemáticas se utilizan a menudo como aproximaciones a la realidad en la física y otros campos.

Radiación electromagnética visible (luz)

Generalmente, una fuente de luz puede considerarse una fuente puntual si la resolución del instrumento de imagen es demasiado baja para resolver el tamaño aparente de la fuente. Hay dos tipos y fuentes de luz: una fuente puntual y una fuente extendida.

Matemáticamente, un objeto puede considerarse una fuente puntual si su tamaño angular ,${\displaystyle \theta }$, es mucho menor que el poder de resolución del telescopio:
${\displaystyle \theta <<\lambda /D}$,
donde${\displaystyle \lambda }$ es la longitud de onda de la luz y ${\displaystyle D}$ es el diámetro del telescopio.

Ejemplos:

• Luz de una estrella distante vista a través de un pequeño telescopio
• Luz que pasa a través de un orificio u otra abertura pequeña , vista desde una distancia mucho mayor que el tamaño del orificio.
• Luz de un alumbrado público en un estudio a gran escala de contaminación lumínica o iluminación de calles

Otra radiación electromagnética

Las fuentes de ondas de radio que son más pequeñas que una longitud de onda de radio también se tratan generalmente como fuentes puntuales. Las emisiones de radio generadas por un circuito eléctrico fijo suelen estar polarizadas , produciendo radiación anisotrópica . Sin embargo, si el medio de propagación no tiene pérdidas, la potencia radiante en las ondas de radio a una distancia dada aún variará como el cuadrado inverso de la distancia si el ángulo permanece constante a la polarización de la fuente.

Las fuentes de rayos gamma y rayos X pueden tratarse como una fuente puntual si son suficientemente pequeñas. La contaminación radiológica y las fuentes nucleares suelen ser fuentes puntuales. Esto tiene importancia en la física de la salud y la protección radiológica .

Ejemplos:

• Las antenas de radio suelen ser más pequeñas que una longitud de onda, a pesar de que tienen muchos metros de diámetro.
• Los púlsares se tratan como fuentes puntuales cuando se observan con radiotelescopios.
• En física nuclear, un "punto caliente" es una fuente puntual de radiación.

Sonar

El sonido es una onda de presión oscilante . A medida que la presión oscila hacia arriba y hacia abajo, una fuente puntual de audio actúa a su vez como una fuente puntual de fluido y luego como un sumidero de punto fluido. (Tal objeto no existe físicamente, pero a menudo es un buen modelo simplificado para los cálculos).

Ejemplos:

• Vibración sísmica de un experimento sísmico localizado en busca de petróleo
• Contaminación acústica de un motor a reacción en un estudio a gran escala de contaminación acústica
• Un altavoz puede considerarse como una fuente puntual en un estudio de la acústica de los anuncios de los aeropuertos.

Radiación ionizante

Contador Geiger-Müller con pantalla dual de conteo / tasa de dosis que mide una "fuente puntual".

Las fuentes puntuales se utilizan como medio para calibrar los instrumentos de radiación ionizante. Por lo general, son una cápsula sellada y se usan más comúnmente para instrumentos de medición de rayos gamma, rayos X y beta.

Calor

Una nube en forma de hongo como ejemplo de penacho térmico. Una explosión nuclear puede tratarse como una fuente puntual térmica en simulaciones atmosféricas a gran escala.

En el vacío , el calor se escapa como radiación de forma isotrópica. Si la fuente permanece estacionaria en un fluido compresible como el aire , se pueden formar patrones de flujo alrededor de la fuente debido a la convección , lo que lleva a un patrón anisotrópico de pérdida de calor. La forma más común de anisotropía es la formación de una pluma térmica sobre la fuente de calor. Ejemplos:

• Puntos calientes geológicos en la superficie de la Tierra que se encuentran en la parte superior de las plumas térmicas que se elevan desde las profundidades de la Tierra
• Plumas de calor estudiadas en el seguimiento de la contaminación térmica .

Líquido

Las fuentes puntuales de fluidos se utilizan comúnmente en dinámica de fluidos y aerodinámica . Una fuente puntual de fluido es la inversa de un sumidero puntual de fluido (un punto donde se extrae fluido). Mientras que los sumideros de fluidos exhiben un comportamiento complejo que cambia rápidamente, como se ve en los vórtices (por ejemplo, el agua que corre hacia un orificio de drenaje o tornados generados en puntos donde el aire está subiendo), las fuentes de fluidos generalmente producen patrones de flujo simples, con fuentes puntuales isótropas estacionarias que generan esfera en expansión de nuevo fluido. Si el fluido se está moviendo (como el viento en el aire o las corrientes en el agua) se genera una columna desde la fuente puntual.

Ejemplos:

• Contaminación del aire de una chimenea de gases de combustión de una planta de energía en un análisis a gran escala de la contaminación del aire
• Contaminación del agua de una salida de descarga de aguas residuales de una refinería de petróleo en un análisis a gran escala de la contaminación del agua
• Gas que escapa de una tubería presurizada en un laboratorio
• El humo a menudo se libera de fuentes puntuales en un túnel de viento para crear una columna de humo que resalta el flujo del viento sobre un objeto.
• El humo de un incendio químico localizado puede ser arrastrado por el viento para formar una columna de contaminación.

Contaminación

Las fuentes de diversos tipos de contaminación a menudo se consideran fuentes puntuales en estudios de contaminación a gran escala. ^[1]

Ver también

• Fuente de línea
• Función delta de Dirac

Referencias

1. "Categorías de contaminación: fuente puntual" . oceanservice.noaa.gov/ . NOAA . Consultado el 13 de septiembre de 2014 .