Las líneas de campo

Para mover al caso general, utilizamos el método de líneas de campo. El campo gravitatorio puede ser representada a través de líneas de campo, un conjunto de líneas o curvas que siguen la dirección del campo gravitatorio. La magnitud del campo es obligatorio ser proporcional a la densidad de líneas de campo. Por otra parte, se puede demostrar que el flujo del campo a través de una superficie es proporcional al número neto de líneas de campo que pasan por la superficie (el término "red" significa, en concreto, el número que pasan hacia el exterior, menos el número que pasan hacia el interior).

La ley de Newton implica que las líneas de campo se extenderá directamente, racialmente hacia adentro, hacia la masa puntual en todas las direcciones. Por otra parte, el caso especial de arriba muestra que si nos imaginamos una serie de esferas concéntricas con centro en el punto de masa, el mismo número de líneas de campo pasará a través de cada uno. En otras palabras, las líneas de campo comienzan siempre en el infinito, e ir directamente hacia adentro, hacia la masa puntual, terminando en el punto de masa, y viniendo en forma uniforme en todas direcciones.

Para cualquier superficie finita cerrada (no necesariamente esférica) que rodea el punto de masa, cada una de las líneas de campo se iniciará en el infinito fuera de la superficie, pasan a través de la superficie en algún momento, y terminan en el punto de masa dentro de la superficie. Por lo tanto, el flujo a través de la superficie es una constante-4πGM, independientemente de la forma de la superficie, siempre y cuando la masa es el punto en el interior.

Asimismo, para cualquier superficie finita cerrada que no incluya el punto de masa, algunas de las líneas de campo pasará a la espalda y luego fuera de la superficie, y algunas líneas de campo no se toque la superficie en absoluto. En cualquier caso, el flujo neto a través de la superficie es cero.

En todos los casos, esto es consistente con la ley de Gauss. Para terminar la prueba, tenemos que considerar el caso en que no es más que una masa (o incluso un número infinito de masas que abarca una distribución continua). La forma más sencilla de manejar este caso quiere decir que la ley de Newton y la ley de Gauss obedecer al principio de superposición, por lo que si ley de Gauss es una consecuencia de la ley de Newton para una sola masa, entonces es una consecuencia de la ley de Newton para cualquier número de masas. Alternativamente, se puede observar que el número neto de líneas de campo que entran en una superficie igual al número de líneas de campo que terminan en una masa dentro de la superficie, que es proporcional a la masa total dentro de la superficie.

Free Web Hosting