Fuerza de marea
La fuerza de las mareas (normalmente utilizada en plural, fuerzas de las mareas o fuerzas de las mareas , y también con el término efectos de las mareas ) es un efecto secundario de la gravedad .
Cuando un objeto muy grande está bajo la influencia gravitacional de otro, la fuerza gravitacional puede variar considerablemente de una parte del objeto a otra. Esto tiende a distorsionar su forma, sin cambiar su volumen (geométricamente esto se debe a que las fuerzas de marea están descritas por el tensor de Weyl , mientras que el cambio de volumen está relacionado con el tensor de Ricci ).
Suponiendo que el objeto era inicialmente una esfera , las fuerzas de marea tenderán a distorsionarlo en un elipsoide , con el eje principal alineado hacia el cuerpo produciendo la fuerza de gravedad.
Más específicamente, tomando el sistema Tierra-Luna como ejemplo y descuidando la gravedad de la Tierra, las fuerzas de marea se calculan vectorialmente como la diferencia entre la aceleración de la Tierra hacia la Luna (que se describe mediante un vector constante que apunta radialmente hacia la Luna). y la aceleración de un punto de la superficie de la Tierra hacia la Luna (que en cambio se describe mediante un vector cuya intensidad depende de la distancia a la Luna y que siempre apunta en la dirección de esta última).
Tratamiento matemático
Las fuerzas de las mareas siguen la ley del cubo inverso. La fuerza de marea exacta en cada punto se describe mediante el tensor de Weyl . En la mayoría de los casos, considerando dos cuerpos, uno en órbita con respecto al otro, es posible utilizar una aproximación: diferenciando la ley de Newton [1] de la gravedad con respecto a la distancia, tenemos:
donde M es la masa del cuerpo principal, m es la masa del cuerpo en órbita y r es el radio de la órbita. Las fuerzas de marea experimentadas serán 2dF (hacia afuera) en el eje que une los centros de masa de los dos cuerpos, y -dF (hacia adentro) en el plano perpendicular a este eje.
Esta fuerza es la responsable del fenómeno de la marea de los mares terrestres. En este caso, toda la masa de agua de la Tierra "se extiende" hacia la Luna , pero debido a la rotación de la Tierra, el punto más alto de la marea se retrasa unos 20 °.
Efectos de las fuerzas de las mareas
Los efectos de las mareas pueden volverse muy grandes cerca de cuerpos pequeños y masivos, como estrellas de neutrones , agujeros negros o (por ahora hipotéticas) singularidades gravitacionales .
Los efectos de las mareas de diferentes cuerpos pueden sumarse, como en el caso de la alineación entre la Luna y el Sol que da lugar a intensas mareas convulsivas .
Nota
- ^ Isaac Newton, Los principios matemáticos de la filosofía natural, Volumen 2 , 1729, p. 307, ISBN 0-11-772880-2 . , Libro 3, Proposición 36, Página 307 .
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