1r ciclo ¿Por qué los campos de fuerzas no consumen energía en formarse y en permanecer formados en el tiempo?

[MartinG]

Hola !


Yo no soy Lic. en Física, quizás por eso no tengo muy en claro como es este tema, pero me llama la atención y por eso pregunto esto en el Foro, de porque los campos de fuerzas como el gravitatorio, el eléctrico, el magnético u otros campos de fuerzas no consumen energía en formarse ni en permanecer formados durante el tiempo.

Todo lo que pasa en la física en general hay consumos o transferencias de energía como en la generación de un campo electromagnético que es la energía de su fotón que lo forma, pero me llama la atención que el resto de los campos como el campo gravitatorio puede permanecer eternamente según lo que se sabe hasta ahora sin consumir ningún tipo de energía u generar algún otro efecto físico por formarse y permanecer en el tiempo formado.

Bueno, me llama la atención esto, si alguno sabe porque se produce esto así o como es realmente este tema les agradezco la respuestas.

Saludos.

[Josefa_Diaz]

Hola Martín, te respondo. Los campos sí requieren energía para formarse, de hecho los campos electromagnético y gravitatorio poseen energía. Ahora bien, los campos estacionarios (ya sean electromagnéticos o gravitacionales) no radian, es decir no emiten energía, no la liberan. Eso significa que su energía permanece constante y por eso no es necesario estarlos alimentando para mantenerlos. En cambio los campos dinámicos sí liberan energía, por esta razón el sistema que los genera va perdiendo energía a menos que sea alimentado permanentemente. Espero haber respondido a tu pregunta.
Atte
Josefa

[carroza]

Hola.

Muy buena respuesta, Josefa.

Voy a completar: Un campo estacionario es un campo que no varía con el tiempo. Por ejemplo, el campo eléctrico $\vec E(\vec r)$ creado por una carga eléctrica. Tal como indica Josefa, ese campo tiene una energía, que viene dada por la integral, extendida a todo el espacio, de ${1 \over \epsilon_0} \int |\vec E(\vec r)^2 | d^3 \vec r$. Esa energía no cambia, por lo que no hay que "realimentarla".

De la misma forma, tendríamos una energía para el campo magnéticogenerado por un iman, o para el campo gravitatorio generado por una masa. En todos esos casos, el campo es estacionario, su energía no cambia, por lo que no hay que realimentar.

Ahora consideramos campos no estacionarios, como puede ser el campo electromagnético generado por una antena de radio. Este campo cambia con el tiempo, con una frecuencia característica que es la frecuencia de la antena. El campo emite energía, que serían en este caso las ondas de radio. Esa energía hay que compensarla, suministrando energía a las corrientes que circulan por la antena.

El caso de las ondas gravitacionales viene al caso. Un agujero negro crea un campo gravitatorio estacionario, que no "gasta" energía. Dos agujeros negros, orbitando uno en torno a otro, genera ondas gravitacionales, que sí "gastan" energía. La energía para esas ondas gravitacionales proviene del movimiento de los dos agujeros negros, que describen una trayectoria en espiral hasta que se funden en un unico agujero negro.

Un saludo

[Alriga]

Hola !

...el campo gravitatorio puede permanecer ... sin consumir ningún tipo de energía...

Como te comentan los compañeros, solo en los campos gravitatorios estáticos no hay consumo energético. Si hay movimiento, el campo gravitatorio pierde energía en forma de ondas gravitacionales.

La potencia media emitida por un sistema de 2 cuerpos de masas $m_1$ y $m_2$ en el caso de órbitas elípticas (a=semieje mayor, e=excentricidad, c velocidad de la luz y G constante de gravitación universal) es:

$P=-\dfrac{32 G^4}{5 c^5} \cdot \dfrac{m_1^2 m_2^2 \ (m_1+m_2)}{a^5(1-e^2)^{7/2}} \cdot \left ( 1+\dfrac{73}{24}e^2+\dfrac{37}{96}e^4 \right )$

Puede interesarte repasar el hilo La tierra también produce ondas gravitacionales????

Saludos.