FísicaDifícil2 pts
Campo y potencial gravitatorio
Extremadura · 2022 · Junio
Enunciado
Diga si la siguiente frase es CIERTA o FALSA y razone la respuesta: “Si en un punto de un campo gravitatorio creado por varias masas el potencial no es nulo entonces nunca será nula la intensidad de campo”. (Calificación, 2 puntos).
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Resultado
Falsa. El potencial es una suma de escalares negativos y nunca se anula; el campo es una suma de vectores que sí se puede anular. En el punto medio entre dos masas iguales, y .
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1
Estrategia
La clave es que el potencial es un escalar y el campo un vector. Con varias masas, los potenciales se suman como números (todos negativos, nunca se cancelan) y los campos se suman como vectores (pueden cancelarse). Basta un contraejemplo: el punto medio entre dos masas iguales.
2
Desarrollo
La frase es FALSA.
Tomando el origen de potencial en el infinito, el potencial que crea cada masa es siempre negativo:Con varias masas, el potencial total es la suma (escalar) de todos ellos. Al ser todos negativos, nunca se anulan: el potencial gravitatorio en un punto a distancia finita de las masas no es nulo nunca. Si la frase fuera cierta, el campo gravitatorio no se anularía en ningún punto, y eso no es así.
Contraejemplo. Dos masas iguales separadas una distancia . En el punto medio, cada una está a :
La razón de fondo es que el campo está relacionado con cómo varía el potencial de un punto a otro (), no con su valor. En el punto medio el potencial tiene un extremo a lo largo de la recta que une las masas: no cambia al moverse un poco, y por eso el campo es cero aunque no lo sea.
Tomando el origen de potencial en el infinito, el potencial que crea cada masa es siempre negativo:Con varias masas, el potencial total es la suma (escalar) de todos ellos. Al ser todos negativos, nunca se anulan: el potencial gravitatorio en un punto a distancia finita de las masas no es nulo nunca. Si la frase fuera cierta, el campo gravitatorio no se anularía en ningún punto, y eso no es así.
Contraejemplo. Dos masas iguales separadas una distancia . En el punto medio, cada una está a :
- Los campos tienen el mismo módulo, , y sentidos opuestos (cada uno apunta hacia su masa). Su suma vectorial es cero:
- Los potenciales se suman como números, ambos negativos:
La razón de fondo es que el campo está relacionado con cómo varía el potencial de un punto a otro (), no con su valor. En el punto medio el potencial tiene un extremo a lo largo de la recta que une las masas: no cambia al moverse un poco, y por eso el campo es cero aunque no lo sea.
3
Consejo
En las preguntas de cierto o falso, un contraejemplo concreto y bien dibujado vale más que cualquier argumento general. Las dos masas iguales son el contraejemplo de manual.
Recuerda: el campo depende de cómo cambia el potencial, no de cuánto vale. Un potencial nulo no implica campo nulo, ni al revés.
Paso 1 de 3
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