1. Definición de campo
En el tema anterior has estudiado la fuerza de atracción entre dos cuerpos que tienen masa.
Ahora vamos a explicar cómo es posible que las fuerzas gravitatorias actúen a distancia, sin contacto entre la masa que ejerce la fuerza y la masa sobre la que ésta actúa.
La resolución de esta cuestión y otras análogas (como las fuerzas existentes entre cargas eléctricas y entre imanes, que también son a distancia) se desarrolló a lo largo del siglo XIX al introducir la idea de campo: es una región o zona donde es posible medir cierta magnitud, y que el valor medido dependa exclusivamente del punto considerado.
Si la propiedad medida es un número como la temperatura o la presión, se dice que en dicha región del espacio hay un campo escalar. Si, por el contrario, la propiedad en cuestión es vectorial, como fuerza o velocidad, se habla de campo vectorial.
Actividad
La definición de campo puede quedar de esta forma:
A toda región de un espacio a la que se le puede asignar un valor único de una propiedad física se le denomina campo.
Importante
Cuando se trata de representar un campo vectorial en un papel, se dibujan líneas de campo. Las líneas de campo son líneas imaginarias que se dibujan de tal forma que el vector que define el campo es tangente a ellas en todos los puntos.
Estas líneas presentan una serie de propiedades:
- Su sentido de recorrido y el vector que representa el campo coinciden en cada punto (es decir, las puntas de las flechas indican la dirección del campo).
- Pueden existir líneas cerradas o abiertas.
- El espacio entre cada línea indica el valor del campo. En los puntos o zonas donde las líneas están más juntas o tienden a converger el campo es más intenso, mientras que donde están muy separadas el campo es muy pequeño.
- Las líneas de campo no se pueden cortar, porque si lo hicieran en un punto habría dos valores distintos de intensidad de campo. Si el campo es uniforme (ver apartado 1.3), las líneas de campo son rectas paralelas e igualmente espaciadas.
- Si las trayectorias de las líneas salen de un punto, al punto de donde proceden se le llama manantial o fuente. Si todas las líneas llegan a un punto, éste se conoce por sumidero.
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Imagen de FJGARen Wikimedia Commons. CC |
Reflexión
¿Pueden cortarse dos líneas de campo?
Importante
Los campos reciben diferentes nombres en función de sus características:
- Decimos que un campo es uniforme cuando toma el mismo valor en todos los puntos del espacio.
- Decimos que un campo es estacionario o estático cuando el valor del campo no cambia en el tiempo.
- Decimos que un campo vectorial es central cuando todos los vectores de la magnitud que lo caracteriza apuntan hacia un punto del espacio.
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| Imagen de Sjleggen Wikimwdi Commons. CC |
Un ejemplo de este último tipo de campo (campo central) es el campo gravitatorio de nuestro planeta, que se puede representar con el esquema que se muestra a la izquierda.
La perturbación es un tanto particular, ya se que genera una acción atractiva hacia el centro de la distorsión.
Esto hace referencia a que todos los vectores que representan a las fuerzas del campo convergen en un punto. El modulo de los vectores citados son dependientes únicamente de la distancia del punto considerado al centro del campo.