¿Por qué la fuerza gravitacional y la fuerza electrostática siguen la ley del cuadrado inverso?

No solo las fuerzas gravitacionales y electrostáticas, otras cantidades físicas a veces también siguen esta ley.

  • La intensidad de una onda de sonido cae con el cuadrado inverso de la distancia.
  • El número de fotones que nos llega desde una fuente de luz obedece a la ley del cuadrado inverso. (Que es básicamente la intensidad de una onda de luz).
  • Si una granada explota cerca de ti, la cantidad de fragmentos que te golpeen será inversamente proporcional al cuadrado de tu distancia. (Suponiendo que la granada impulsa fragmentos por todas partes a su alrededor por igual).

En todos estos ejemplos, lo común es algo que se emula desde un punto y se extiende hacia afuera, o converge en un punto y se precipita hacia adentro. Para las fuerzas gravitacionales y electrostáticas, son las líneas de campo gravitacionales y electrostáticas. Tenga en cuenta que la fuerza sentida es proporcional a las líneas de campo por unidad de área. Para las olas, es la salida enregy, y la intensidad es la energía por unidad de área. Para la granada, son los fragmentos, y la cantidad de fragmentos que te golpean es la cantidad de fragmentos divididos por tu área.

Dado que todo lo que se arroja se mueve hacia afuera a la misma velocidad, en cualquier instante de tiempo, todo se puede encontrar a la misma distancia del centro, es decir, en la superficie de una esfera con el centro en la fuente. Y también el número de cosas que escapan es limitado (nada se produce y una cantidad infinita de energía o partículas o cualquier cosa), se extienden homogéneamente a través de la superficie de la esfera (que es 4πr ^ 2). Y dado que la superficie de la esfera aumenta con el cuadrado de la distancia, la cantidad de cosas encontradas por unidad de área en esa esfera disminuye con el cuadrado de la distancia.

Esto es, en esencia, la Ley de Gauss.

Tenga en cuenta que en un universo tridimensional como el nuestro, se obedece la ley del cuadrado inverso. Pero en un universo 2D, todo se extiende en el perímetro de un círculo (que es 2πr), por lo que la fuerza de la gravedad solo será inversamente proporcional a la distancia. Y en un universo 4D, será inversamente proporcional al cubo de distancia.

Porque el fotón y el gravitón no tienen masa de descanso. Esto implica que las partículas virtuales pueden viajar una distancia infinita sin violar el Principio de incertidumbre de energía y tiempo. Dado que en un espacio 3D la superficie crece al ritmo del cuadrado del radio, el número de fotones cae de acuerdo con el cuadrado inverso del radio.

No solo estos dos, todas las fuerzas naturales y el campo siguen la ley del cuadrado inverso.

La fuerza o el campo siempre actúan sobre un área. No actúa en un punto o una recta. Por lo tanto, representan el campo o la fuerza que actúa sobre un área unitaria.

Si preguntas por qué siguen la ley del cuadrado inverso … la única respuesta que puedo dar es que es su propiedad …

Ambos tienen un tipo similar de campo de energía potencial … y la única forma de encontrar su dependencia de la fuerza es utilizando técnicas experimentales …

Según MC Physics, todas las fuerzas son de naturaleza electrostática y siguen la relación de dilución esférica en expansión (1 / R ^ 2), a menos que se vean afectados por efectos relativistas (es decir, aumento de masa / carga y compresión espacial) que se desplazan hacia 1 / R relaciones. Por lo tanto, un fotón en movimiento relativista o un electrón libre proyectaría un campo cilíndrico a medida que propaga campos eléctricos y magnéticos a medida que viaja.

Si observa un bloque cuadrado, luego retrocede al doble de distancia, el bloque parece la mitad de alto y la mitad de ancho. Entonces, el doble de lejos te da la cuarta parte del área aparente. Etc.

Por cierto, si viajas de aquí para allá antes de una pared uniformemente iluminada, ¿por qué no se oscurece y se vuelve más brillante a medida que avanzas?

Tanto la gravedad como la electrostática son campos que se extienden a medida que se propagan desde su fuente. Entonces, su fuerza varía según el cuadrado inverso de la distancia.

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