Concepto de campo físico

1 En física, un campo representa la distribución espacial de una magnitud física que muestra cierta variación en una región del espacio. Matemáticamente, los campos se representan mediante la función que los define. Gráficamente, se suelen representar mediante líneas o superficies de igual magnitud.

Históricamente fue introducido para explicar la acción a distancia de las fuerzas de gravedad, eléctrica y magnética, aunque con el tiempo su significado se ha extendido substancialmente, para describir variaciones de temperatura, tensiones mecánicas en un cuerpo, propagación de ondas, etc.

Concepto de campo físico

Se dice que existe un campo asociado a una magnitud física, en una región del espacio, si se puede asignar un valor a dicha magnitud para todos los puntos de dicha región en cada instante.

Los sistemas físicos formados por un conjunto de partículas interactuantes de la mecánica clásica y los sistemas físicos de partículas relativistas sin interacción, son sistemas con un número finito de grados de libertad, cuyas ecuaciones de movimiento vienen dadas por ecuaciones diferenciales ordinarias como todos los ejemplos anteriores.

Sin embargo, los campos físicos además de evolución temporal o variación en el tiempo, presentan variación en el espacio. Esa característica hace que los campos físicos se consideren informalmente como sistemas con un número infinito de grados de libertad. Las peculiaridades de los campos hacen que sus ecuaciones de "movimiento" o evolución temporal vengan dadas por ecuaciones en derivadas parciales en lugar de ecuaciones diferenciales ordinarias.

Clasificación de los campos

Un campo es uniforme si la magnitud que define al campo permanece constante.

Un campo se denomina estacionario si no depende del tiempo.

Campos escalares, vectoriales y tensoriales[editar]

Una clasificación posible atendiendo a la forma matemática de los campos es:

• Campo escalar: aquel en el que cada punto del espacio lleva asociada una magnitud escalar. (campo de temperaturas de un sólido, campo de presiones atmosféricas...)

• Campo vectorial: aquel en que cada punto del espacio lleva asociado una magnitud vectorial (campos de fuerzas,...).

• Campo tensorial: aquel en que cada punto del espacio lleva asociado un tensor (campo electromagnético en electrodinámica clásica, campo gravitatorio en teoría de la relatividad general, campo de tensiones de un sólido, etc.).

• Campo espinorial: un campo que generaliza al tipo anterior y que aparece sólo en mecánica cuántica y teoría cuántica de campos

Propiedades de campos escalares y vectoriales[editar]

Dado un campo físico es común definir, según el tipo de campo algunas de las siguientes características de dicho campo:

• Intensidad, que puede definirse localmente dada una región arbitrariamente pequeña, puede definirse la intensidad del campo, como un escalar formado a partir de las componentes tensoriales del campo. Cuanto mayor es dicha intensidad mayor el efecto físico o la perturbación que el campo ocasiona en una determinada región.

• Flujo, que sólo puede definirse sobre una superficie, por lo que el flujo de un campo a través de una superficie depende tanto del campo de la superficie escogida y por tanto no es una propiedad intrínseca del campo a diferencia de la intensidad.

Según el tipo de campo físico pueden definirse otros campos derivados como operadores diferenciales sobre las componentes del campo original, los tipos operaciones usadas para definir estos otros campos derivados son:

• Potencial escalar, definible para campos vectoriales irrotacionales, es decir, cuyo rotacional es nulo en una región simplemente conexa.

• Potencial vectorial, definible para campos vectoriales solenoidales.

• Gradiente, definible para un campo escalar cualquiera.

• Rotacional, definible para cualquier campo vectorial, es otro campo vectorial derivado del primero.

• Divergencia, definible para cualquier campo vectorial, es un campo escalar derivado del campo vectorial.

Un sistema de unidades es un conjunto que consiste en unidades de medida. Definen un conjunto básico de unidades de medida a partir del cual se derivan el resto. Existen varios sistemas de unidades:

• Sistema Internacional de Unidades o SI: es el sistema más usado. Sus unidades básicas son: el metro, el kilogramo, el segundo, el amperio, el kelvin, la candela y el mol. Las demás unidades son derivadas del Sistema Internacional.

• Sistema Métrico Decimal: primer sistema unificado de medidas.

• Sistema Cegesimal o CGS: denominado así porque sus unidades básicas son el centímetro, el gramo y el segundo.

• Sistema Natural: en el cual las unidades se escogen de forma que ciertas constantes físicas valgan exactamente 1.

• Sistema Técnico de Unidades: derivado del sistema métrico con unidades del anterior. Este sistema está en desuso.

• Sistema Métrico Legal Argentino: sistema de medidas,unidades y magnitudes que se utiliza en Argentina.

• Sistema anglosajón de unidades: aún utilizado en algunos países anglosajones. Muchos de ellos lo están reemplazando por el Sistema Internacional de Unidades.

Además de éstos, existen unidades prácticas usadas en diferentes campos y ciencias. Algunas de ellas son:

• Unidades atómicas

• Unidades usadas en Astronomía

• Unidades de longitud

• Unidades de superficie

• Unidades de volumen

• Unidades de masa

• Unidades de medida de energía

• Unidades de temperatura

• Unidades de densidad

El factor de conversión o de unidad es una fracción en la que el numerador y el denominador son cantidades iguales expresadas en unidades de medida distintas, de tal manera, que esta fracción equivale a la unidad. Método efectivo para cambio de unidades y resolución de ejercicios sencillos dejando de utilizar la regla de tres. Cada factor de conversión se construye con una equivalencia (igualdad entre dos cantidades).

• Ejemplo 1: pasar 15 pulgadas a centímetros (equivalencia: 1 pulgada = 2,54 cm )

el factor unitario : se construye a partir de la equivalencia dada.

• Ejemplo 2: pasar 25 metros por segundo a kilómetros por hora (equivalencias: 1 kilómetro = 1000 metros, 1 hora = 3600 segundos)

• Ejemplo 3: obtener la masa de 10 litros de mercurio (densidad del mercurio: 13,6 kilogramos por decímetro cúbico)

Nótese que un litro es lo mismo que un decímetro cúbico.

En cada una de las fracciones entre paréntesis se

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