campo (física) - Wikilingue - Encydia
Em física , um campo é qualquer magnitude física que apresenta certa variação sobre uma região do espaço. Em ocasiões campo refere-se a uma abstracção matemática para estudar a variação de uma verdadeira magnitude física; neste sentido o campo pode ser um ente não visível mas sim mensurável.
Historicamente foi introduzido para explicar a acção a distância das forças de gravidade, eléctrica e magnética, ainda que com o tempo seu significado estendeu-se substancialmente, para descrever variações de temperatura, tensões mecânicas em um corpo, propagación de ondas, etc.
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Conceito amplo de campo físico
Os sistemas físicos formados por um conjunto de partículas interactuantes da mecânica clássica e os sistemas físicos de partículas relativistas sem interacção, são sistemas com um número finito de graus de liberdade, cujas equações de movimento vêm dadas por equações diferenciais ordinárias como todos os exemplos anteriores. No entanto, os campos físicos além de evolução temporária ou variação no tempo, apresentam variação no espaço. Essa característica faz que os campos físicos se considerem informalmente como sistemas com um número infinito de graus de liberdade. As particularidades dos campos fazem que suas equações de movimento" ou evolução temporária vingam dadas por equações em derivadas parciais em lugar de equações diferenciais ordinárias.
Campos escalares, vectoriais e tensoriales
Uma classificação possível atendendo à forma matemática dos campos é:
- Campo escalar: aquele no que a cada ponto do espaço leva associada uma magnitude escalar. (campo de temperaturas de um sólido, campo de pressões atmosféricas...)
- Campo vectorial: aquele em que a cada ponto do espaço leva associado uma magnitude vectorial (campos de forças,...).
- Campo tensorial: aquele em que a cada ponto do espaço leva associado um tensor (campo electromagnético em electrodinámica clássica, campo gravitatorio em teoria da relatividad geral, campo de tensões de um sólido, etc.).
- Campo espinorial: um campo que generaliza ao tipo anterior e que aparece só em mecânica cuántica e teoria cuántica de campos
Propriedades de campos escalares e vectoriais
Exemplos de campos físicos
Campos de forças em física clássica
Em física o conceito surge ante a necessidade de explicar a forma de interacção entre corpos em ausência de contacto físico e sem meios de sustentação para as possíveis interacções. A acção a distância explica-se, então, mediante efeitos provocados pela entidade causante da interacção, sobre o espaço mesmo que a rodeia, permitindo atribuir a dito espaço propriedades mensuráveis. Assim, será possível fazer corresponder à cada ponto do espaço valorizes que dependerão da magnitude do corpo que provoca a interacção e da localização do ponto que se considera. Os campos mais conhecidos em física clássica são:
- Campo electromagnético. Descomponible para a cada observador em dois campos campo electrostático e campo magnético. Em física newtoniana o campo electromagnético pode ser tratado como dois campos vectoriais, ainda que em física relativista o campo electromagnético relativista se trata como um campo tensorial, derivable de um único campo vectorial cuatridimensional.
- Campo gravitatorio. Em mecânica newtoniana o campo gravitatorio pode ser tratado como um campo vectorial irrotacional, e por tanto derivable de um campo escalar. Em mudança a descrição da gravidade na Teoria geral da relatividad é mais complexa e requer definir um tensor de segunda ordem, chamado tensor métrico sobre um espaço-tempo curvo
Campos de forças em física cuántica
Em teoria cuántica os campos tratam-se como distribuições que permitem atribuir operadores que descrevem o campo. A existência de um campo mensurável em uma região do espaço trata-se como um estado do espaço tempo consistente em que a medida dos operadores de campo sobre determinada região do espaço toma certa distribuição.
Campo de tensões
A mecânica de meios contínuos estuda a deformação de um sólido contínuo ou o movimento de um fluído, mediante a atribuição à cada ponto do médio contínuo de um campo tensorial chamado tensor tensão e dois campos vectoriais: um campo de velocidades e um campo de deslocações. Todos esses campos se relacionam mediante um sistema complexo de equações diferenciais em derivadas parciais, geralmente não lineares. Devido à complexidade das equações de movimento que descreve a evolução temporária de dese tipo de sistemas muitas vezes esses problemas só podem ser abordados de maneira prática mediante técnicas numéricas como o método dos elementos finitos.
Propagación de ondas
A propagación de ondas, é o estudo de como verdadeiro tipo de perturbación de um médio material ou um médio contínuo passa de afectar as regiões vizinhas de regiões previamente afectadas para a perturbación. Ainda que existem diversos tipos de fenómenos ondulatorios, muitos fenómenos de propagación de ondas podem ser renderizados pela equação de onda que é uma equação diferencial linear em derivadas parciais de tipo parabólico, para a que existem multidão de técnicas de resolução, tanto analíticas como numéricas.
