Pou gravitatorio
Un pou gravitatorio o pou de gravetat és un model conceptual del camp gravitacional que rodeja un cos en l'espai: quant més massiu és el cos, més intensa i major és l'extensió de la gravetat associada en ell. El Sol és molt massiu, en relació en atres cossos en el Sistema solar, per lo que el pou de gravetat corresponent que ho rodeja sembla «profunt» i de gran alcanç. Els pous de gravetat dels asteroides i llunes menudes, a l'inversa, a sovint es representen com molt superficials. Qualsevol cosa en la superfície d'un planeta o lluna es considera que està en la part inferior del pou gravitatorio d'eixe cos celest, per lo que escapar dels efectes de la gravetat de dit planeta o lluna (per a ingressar a l'espai exterior) a voltes es denomina eixir del pou gravitatorio. Quant més profunt és un pou de gravetat, més energia es deu usar per a escalar el pou i alcançar la velocitat d'escape que fa possible accedir a l'espai exterior.[1]
En astrofísica, un pou de gravetat és específicament el camp produït pel potencial gravitatorio al voltant d'un cos massiu. Atres tipos de pou de potencial inclouen pous de potencial elèctric i magnètic. Els models físics de pous de gravetat a voltes s'usen per a ilustrar conceptes d'astrodinámica.
No deuen ser confosos en els forats negres, un cas extrem de física relativista en el marc de la relativitat general. Abdós conceptes estan clarament separats i no guarden una relació directa entre sí.
Detalls
[editar | editar còdic]
Si G és la constant de gravitació universal universal (G = 6.67 × 10−11 m³ kg−1 s−2), el potencial gravitatorio extern d'un cos de massa esféricamente simètric M es dona per la fòrmula:
En la figura es mostra un gràfic d'esta funció en dos dimensions. Esta trama s'ha completat en un potencial interior proporcional a |x|2, que correspon a un objecte de densitat uniforme, pero este potencial interior és generalment irrellevant, ya que l'òrbita de les partícules materials no poden creuar-se en el cos.
La funció potencial té una secció travessera hiperbòlica; la pronunciada depressió en el centre del camp potencial és l'orige del nom de «pou de gravetat». Un forat negre no tindria esta caiguda de «tancament» degut a que el seu tamany solament està determinat pel seu horisó de successos.
Model físic d'un pou de gravetat
[editar | editar còdic]En un camp gravitacional uniforme, el potencial gravitatorio en un punt és proporcional a la seua altura (per eixemple, com a pansa en la rodalia de la superfície de la Terra). Per lo tant, si el gràfic d'un potencial gravitacional Φ(x, i) es construïx com una superfície física i es coloca en un camp gravitatorio uniforme per a que el camp real apunt en la direcció -Φ, llavors cada punt de la superfície tindrà un potencial gravitatorio real proporcional al valor de Φ en eixe punt. Com a resultat, un objecte restringit a moure's sobre la citada superfície tindrà aproximadament la mateixa equació de moviment que un objecte que es mou en el camp potencial Φ en sí mateixa. Els pous de gravetat construïts segons este principi es poden trobar en molts museus de ciència.[1]
Hi ha vàries fonts de inexactitud en este model:
- La fricció entre l'objecte i la superfície no té analogia en el buit. Este efecte es pot reduir usant una bola rodante en lloc d'un bloc deslizante.
- El moviment vertical de l'objecte aporta energia cinètica que no té analogia. Este efecte es pot reduir fent que la gravetat siga menys profunda (és dir, elegint un factor d'escala més chicotet per a l'eix Φ).
- l'energia cinètica de rotació d'una bola rodante no té analogia. Este efecte es pot reduir en concentrar la massa de la bola prop del seu centre, de modo que el moment d'inèrcia siga chicotet en comparació a mr2.
- El centre de massa d'una bola no es troba en la superfície sino a una distància fixa r (determinada pel radi de la bola), que modifica la seua energia potencial en una cantitat que depén de la pendent de la superfície en eixe punt. Per a les boles d'un tamany fix, este efecte pot eliminar-se construint la superfície de modo que el centre de la bola es corresponga en la gràfica de Φ, en lloc del punt de contacte entre la bola i la superfície.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 «INTRODUCTION TO GRAVITY-WELL MODELS OF CELESTIAL OBJECTS» (en en). Consultat el 19 de setembre de 2018.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Pozo gravitatorio» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.