Conceptos Fundamentales de Campos Físicos y Gravitación
1. ¿Cómo se define un campo? Pon cuatro ejemplos
Se entiende por campo al conjunto de valores que toma una magnitud física en el tiempo y en el espacio. Ejemplos: campo de temperaturas, campo gravitatorio, campo eléctrico y campo magnético.
2. ¿Cómo se representa un campo escalar?
Los campos escalares se representan mediante superficies isoescalares, que son las regiones del espacio donde el campo toma un mismo valor. Ejemplo: isobaras atmosféricas.
3. ¿Cómo se representa un campo vectorial?
Los campos vectoriales se representan mediante líneas de campo y superficies equipotenciales.
5. ¿Cuáles son las propiedades del campo gravitatorio?
El campo gravitatorio es central, ya que el vector g que lo representa está dirigido hacia la masa que crea dicho campo. La fuerza gravitatoria también es central, por ser proporcional al campo gravitatorio y del mismo signo. El signo menos que aparece en la expresión indica que el campo creado por una masa ejercerá siempre una fuerza de atracción sobre cualquier otra masa situada en dicho campo, es decir, es un campo atractivo.
6. ¿Cómo se llama la expresión que indica la fuerza en un campo gravitatorio?
Ley de la Gravitación Universal.
7. ¿Qué dice el principio de superposición?
Cuando un cuerpo se encuentra sometido a la acción de varias fuerzas gravitatorias, el efecto total resultante es igual a la suma de los efectos individuales de cada fuerza.
8. ¿A qué es igual el campo creado por una distribución de masas?
El campo gravitatorio creado en un punto por una distribución de masas es la suma vectorial de los campos gravitatorios creados por cada una de las masas en dicho punto.
9. ¿Qué dice el teorema de las fuerzas vivas? ¿Se cumple siempre?
El trabajo realizado sobre un cuerpo por una fuerza es igual al incremento de su energía cinética.
10. ¿Qué es un campo conservativo? Pon dos ejemplos
Se llama campo conservativo aquel en el que el trabajo realizado para ir desde un punto A hasta otro punto B depende de las posiciones inicial y final, pero no de la trayectoria recorrida. Ejemplos: campo gravitatorio, campo electrostático.
11. ¿De qué depende el trabajo realizado en un campo conservativo?
Depende de las posiciones inicial y final, pero no de la trayectoria recorrida.
12. Explica cómo es el trabajo sobre una trayectoria cerrada en un campo conservativo
El trabajo sobre una trayectoria cerrada en un campo conservativo es nulo porque el punto inicial y final es el mismo.
13. ¿Qué nos indica el signo del trabajo?
Si el trabajo es positivo, dicho trabajo es realizado por las fuerzas del campo. Si el trabajo es negativo, dicho trabajo es realizado por un agente externo en contra de las fuerzas gravitatorias del campo.
14. ¿Qué se entiende por energía potencial?
La energía potencial es la energía que adquiere un cuerpo cuando se encuentra en el interior de un campo.
15. ¿Qué dice el teorema de la energía potencial? ¿Se cumple siempre?
El trabajo realizado sobre un cuerpo que se mueve por el campo a velocidad constante coincide con la variación de su energía potencial. Este teorema solo se cumple en campos conservativos.
16. ¿Qué dice el teorema de conservación de la energía? ¿Se cumple siempre?
La suma de la energía cinética y la energía potencial para un cuerpo tiene siempre el mismo valor; es decir, la energía mecánica se conserva. Este teorema solo se cumple en campos conservativos.
17. ¿Qué ocurre en los campos no conservativos? Nombra uno
En un campo de fuerzas no conservativo actúan fuerzas (como las de rozamiento) que desarrollan un trabajo que sí depende de la trayectoria seguida. En estos campos no puede aplicarse el principio de conservación de la energía mecánica, puesto que hay pérdidas energéticas mediante calor. Ejemplo: campo magnético.
18. ¿Qué características tienen las líneas de campo?
- El módulo se indica mediante la densidad de líneas de campo.
- La dirección del campo en un punto es la tangente a la línea de campo en ese punto.
- El sentido viene dado por la flecha pintada sobre la línea.
19. ¿Qué son superficies equipotenciales?
Las superficies equipotenciales representan el lugar geométrico de todos los puntos del espacio donde el potencial asociado a un campo toma el mismo valor.
20. ¿Qué características tienen las superficies equipotenciales?
- Son perpendiculares a las líneas de campo en cualquier punto.
- El trabajo para trasladar un cuerpo de un punto a otro de la misma superficie equipotencial es nulo.
22. ¿Qué se entiende por velocidad orbital? ¿Y energía orbital?
Es la velocidad del satélite en la órbita. No depende de la masa del satélite, sino únicamente de la altura a la que se encuentre.
23. ¿Qué se entiende por periodo orbital? ¿Qué ley permite demostrar?
El periodo orbital es el tiempo que tarda un satélite en dar una vuelta completa alrededor de la Tierra. La Tercera Ley de Kepler permite demostrarlo.
24. ¿Qué condición cumple la órbita geoestacionaria? ¿A qué altura se encuentra?
Se llama órbita geoestacionaria aquella en que el periodo orbital de un satélite en ella es de un día. Dicha órbita se encuentra situada en el ecuador a una altura de 35865 km sobre la superficie terrestre.
25. ¿Qué se entiende por velocidad de escape?
La velocidad de lanzamiento de un cuerpo desde la superficie terrestre para que se sitúe en órbita circular se llama velocidad de satelización (vde). Se considera que un cuerpo escapa del campo gravitatorio terrestre cuando llega al infinito (Ep=0) con velocidad cero (Ec=0).
26. ¿Qué se entiende por energía de satelización?
La energía de satelización es la energía que hay que proporcionar a un satélite para ponerlo en órbita desde la superficie terrestre.