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Gravitación y electrostática - Contenido educativo
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En este vídeo comparamos las ecuaciones del campo gravitatorio y las del campo electrostático.
En este vídeo vamos a hacer una comparación entre gravitación y electrostática, o bien, si queréis, entre el campo gravitatorio y el campo eléctrico.
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En primer lugar, vamos a hablar sobre las fuentes que tienen estos campos.
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Las fuentes son aquello que generan estos campos.
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Entonces, la fuente que genera el campo gravitatorio es la masa.
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mientras que la representamos con el signo M
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y sus unidades son, en el sistema internacional, el kilogramos
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mientras que la fuente del campo electrostático va a ser la carga
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que lo representamos con la letra Q
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a veces va a ser una Q mayúscula y una Q minúscula
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igual que la masa, a veces es mayúscula y a veces minúscula
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y en el sistema internacional se mide en coulombias
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Vamos a hablar sobre la constante
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Esta constante es la que nos aparece en la fórmula de la fuerza
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En la gravitación esta constante es la constante de la gravitación universal
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Que le ponemos una g y es 6,67 por 10 elevado a menos 11
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Newton metro cuadrado entre kilogramo cuadrado
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Mientras que en el caso de electrostática tenemos una constante K que es 9 por 10 elevado a 9 newton metro cuadrado entre coulombio al cuadrado en el vacío.
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Aquí vemos la primera diferencia significativa entre estos dos campos, entre el campo gravitador y el campo electrostático.
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observamos que esta constante de la gravitación es 10 a la menos 11 mientras que la de la
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electrostática es 10 a la 9 las fuerzas electrostáticas con carga mucho más pequeña
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van a ser fuerzas mucho mayores porque esta constante es muy muy grande mientras que para
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la gravitación vamos a necesitar masas muy grandes como las de planetas para que tenga un
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poco de importancia. En el caso de la fuerza electrostática además observamos que tenemos
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que añadir la coletilla de en el vacío mientras que la constante de la gravitación universal como
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su propio nombre indica es universal. La constante de la electrostática cambia, la de la gravitación
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no. En el siguiente paso que queremos comparar es la fuerza. La ecuación de la fuerza va
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a ser F, en gravitación será menos G, masa a masa, entre R al cuadrado, vector unitario
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y se mide en newtons. En electrostática esta fuerza será k carga 1 carga 2 entre r cuadrado vector
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unitario y se mide en newtons. ¿Qué diferencias vamos a observar aquí? Ya hemos hablado de que
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una de las diferencias era que una utilizaba la g y la otra utilizaba la k y que la g no cambia
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y la K sí. También hemos hablado de las masas y las cargas que son las fuentes de
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estas fuerzas. La diferencia significativa que vamos a tener aquí es este signo de color
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negativo, que estoy marcando de color rojo, que aquí no aparece. ¿Qué nos indica? Este
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signo nos indica que la fuerza gravitatoria va a ser siempre atractiva, siempre atractiva, mientras
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que las fuerzas electrostáticas, si este producto carga por carga es positivo, van a ser repulsivas,
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es decir, si las dos tienen el mismo signo, si son las dos positivas o las dos negativas, se van a
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a repeler, mientras que si son de signos opuestos se van a atraer, atractivos. Observamos en estas
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ecuaciones algunas similitudes. Primera similitud, la fuerza es un vector y como es una fuerza se
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mide en newtons. Segunda similitud, ambas dependen de la distancia al cuadrado y son en dirección
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radial hacia adentro y son atractivas hacia afuera si son repulsivas pero la dirección es la misma
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igual que en el campo gravitatorio teníamos una intensidad de campo en el campo eléctrico también
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vamos a tener una intensidad de campo vamos a comparar las intensidades de campo intensidad
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de campo la intensidad de campo en el campo gravitatorio recordamos la llamábamos g
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y es menos G masa dividido entre R al cuadrado vector unitario.
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Esto lo descubríamos porque esta masa pasaba dividiendo
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y entonces el campo era fuerza dividido entre masa
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o bien fuerza es igual a masa por campo.
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Las unidades del campo son Newton entre kilogramo.
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En el caso del campo eléctrico a la intensidad de campo
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le vamos a llamar con una letra E mayúscula y le vamos a poner la flecha de vector. Cuidado con la
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letra E mayúscula porque si nos acordamos la energía también se representa con una letra E
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mayúscula. Debemos utilizar esta E con vector y esta E será la división entre el cociente,
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de esta fuerza y la carga, carga 2, ¿vale?
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Por lo tanto será KQ entre R cuadrado R borrito,
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con unidades newton entre coulombio.
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Observamos aquí que, por un lado, tenemos una diferencia obvia,
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que es que cambia de nombre, cambia de representación, cambia de símbolo, ¿vale?
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y tenemos otra diferencia que creo que también es obvia que es que las unidades cambian porque
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estamos dividiendo entre una fuente distinta. Observamos que las diferencias que había en la
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fuerza se conservan este signo menos, la g y la fuente y las similitudes que hemos encontrado
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antes en la fuerza se siguen conservando también. Las unidades en el numerador tienen newtons,
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Las dos tienen el carácter vectorial, ambas son en dirección radial y van como el inverso del cuadrado de la distancia.
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Además de fuerza y de intensidad de campo, en gravidación hemos trabajado con la energía potencial.
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Vamos a trabajar aquí también con la energía potencial.
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La energía potencial, recordad que sale de hacer la integral de esta fuerza hacia el infinito, ¿vale? Tenemos un vídeo en el que hacemos esta integral y encontramos la energía potencial que es menos g masa, masa entre la distancia y las unidades son julios.
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Si hacemos la integral equivalente para esta de aquí, para esta fuerza, observaremos que la energía potencial electrostática es K carga, carga, dividido entre R.
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Y por supuesto sus unidades también van a ser julios.
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Observemos aquí diferencias entre estas dos energías potenciales.
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potenciales, inmediatamente salta a la vista, es la misma diferencia de siempre, no tiene signo,
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observamos la G que cambia por K, insisto K puede cambiar, en el vacío será 9 por 10 a la 9, pero
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en otras condiciones pues podrá ser otra cosa, mientras que G es universal y las fuentes que
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también son distintas, sin embargo tenemos una serie de analogías tales como el carácter escalar,
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no son vectores, que la r va elevada a 1 en ambas ecuaciones, que las dos tienen un producto de dos fuentes, igual que en la fuerza,
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necesitamos dos fuentes, mientras que en el campo solo necesitamos una, y que las dos se van a medir en julios.
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Finalmente tenemos una última magnitud que también hemos visto en el campo gravitatorio y es el potencial.
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El potencial recordamos que lo estudiamos con la letra V y era la energía por unidad de masa.
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Es decir pasaba esta masa dividiendo con lo que nos quedaba menos G masa entre distancia y las unidades de esto eran julios entre kilogramos.
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El potencial electrostático también se va a escribir con la letra v y su ecuación va a ser la constante k por q dividido entre r.
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Fijémonos en el paralelismo de que esta q es la que pasa dividiendo igual que en el campo gravitatorio la segunda q es la que pasa dividiendo, perdón, igual que en la intensidad de campo y igual que en el campo gravitatorio la segunda masa.
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las unidades de esto son julios entre coulomb pero julio entre coulomb es una magnitud muy
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utilizada y entonces recibe un nombre propio y esta magnitud se llama voltio y se representa
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con la letra v si estuviésemos en un ordenador esta v como representa el nombre de una variable
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variable sería cursiva mientras que esta v como representa una unidad no es cursiva vale entonces
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no cursiva vale pero escribiendo pues la única manera de diferenciarla va a ser que esta va a
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tener un número delante y esta va a tener un igual vale esta v insisto es el potencial electrostático
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y tiene la misma letra que el gravitatorio a diferencia del campo que sí que cambiaba de
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letra vale a pesar de que son magnitudes distintas diferencias que encontramos aquí pues ya estamos
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acostumbrados a ellas el signo menos la constante la fuente y obviamente los kilogramos que aquí
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los cambiamos por coulombs similitudes que vamos a encontrar de nuevo carácter escalar de nuevo
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R elevado a 1, que solamente tiene, igual que el campo, una fuente, a diferencia de
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la energía y la fuerza, que tenían dos multiplicándose, ¿vale? Y que ambas van a tener los julios
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en la parte superior de la energía, aunque esta, como vamos a escribirle voltios, no
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lo vamos a ver, pero tenemos que recordar que voltio es julio entre culo. Observamos
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que el campo electrostático que hemos colocado aquí electrostático electrostático y el campo
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gravitatorio gravitatorio tienen ecuaciones muy paralelas solamente hay que cambiar masas por
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cargas recordar quitar el signo negativo y la g por la k evidentemente nos cambia las unidades
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constantes y los valores de estas constantes, pero al final las ecuaciones son extremadamente
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parecidas. A partir de ahora vamos a ver una serie de vídeos en los que vamos a hablar sobre campo
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electrostático, pero todos los conceptos van a ser también aplicables hacia atrás al campo gravitatorio.
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- Materias:
- Física
- Niveles educativos:
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- Bachillerato
- Segundo Curso
- Subido por:
- Àngel Manuel G.
- Licencia:
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- Fecha:
- 28 de junio de 2026 - 18:40
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES SAN JUAN BAUTISTA
- Duración:
- 13′ 51″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1920x1080 píxeles
- Tamaño:
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