LÍNEAS DE FUERZA Y SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Las líneas de fuerza, también denominadas líneas de campo, nos permiten visualizar la forma en que se distribuye la intensidad del campo gravitatorio en el espacio. Recuerda que la intensidad del campo en un punto es la fuerza gravitatoria que, fruto del campo, experimenta la unidad de masa situada en dicho punto. A la hora de trazarlas, debes tener en cuenta las siguientes propiedades:

• Se trata de líneas contínuas
• En cuanto a la dirección, son tangentes en cada punto al vector intensidad de campo gravitatorio
• En cuanto al sentido, es siempre entrante hacia la masa generadora de campo. Coincide, por tanto, con el sentido del vector intensidad del campo gravitatorio. Representaremos el sentido mediante una flecha situada sobre la linea
• En cuanto a su extensión, cada línea partiría idealmente desde el infinito y moriría en el punto en el que se genera el campo. Es decir, abarca toda la extensión abarcada por el campo
• En cuanto a su cantidad, el número de líneas que atraviesan una unidad de superficie es proporcional al módulo de la intensidad de campo
• Nunca se entrecruzan

Animación líneas de campo entre la Tierra y la Luna

Las superficies equipotenciales nos permiten visualizar la forma en que se distribuye el potencial gravitatorio en el espacio. Recuerda que el potencial gravitatorio en un punto es la energía potencial gravitatoria que, fruto del campo, posee la unidad de masa situada en dicho punto. En el caso de las masas puntuales y los cuerpos esféricos todos los puntos situados a la misma distancia de la masa generadora de campo tienen el mismo potencial. A la hora de trazarlas, debes tener en cuenta las siguientes propiedades:

• Una superficie equipotencial está formada por los puntos contiguos del campo que están al mismo potencial
• Cada punto solo puede pertenecer a una superficie equipotencial, ya que el potencial gravitatorio es un único valor en cada punto.
• Normalmente lo que se representa sobre el papel es la sección transversal de las superficies equipotenciales

Las superficies equipotenciales nos permiten visualizar claramente que el trabajo que realiza la fuerza gravitatoria cuando un cuerpo se desplaza entre dos puntos que pertenezcan a la misma es cero ya que la diferencia de potencial (y en consecuencia la energía potencial) también lo es.

Superficies equipotenciales

Las líneas circulares de la figura representan las superficies equipotenciales del campo originado por una masa puntual y por dos masas puntuales respectivamente. En cada punto de cada una de ellas el potencial tiene el mismo valor, decreciente a medida que la circunferencia está más próxima a la masa generadora. V3>V2>V1.

Relación con las lineas de fuerza

La relación que guarda el potencial gravitatorio con la intensidad de campo, estudiada en el apartado que dedicamos al potencial gravitatorio, hace que las lineas de campo o lineas de fuerza también se encuentren estrechamente relacionadas con el potencial. Concretamente las lineas de campo son perpendiculares en cada punto a las superficies equipotenciales, tal y como puede verse en la siguiente figura.

Líneas de campo y superficies equipotenciales

Las líneas de fuerza son perpendiculares a las superficies equipotenciales en cada punto.