Autor Tema: ¿Cuál es la integral que los físicos calculan erróneamente desde cientos de años?

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22 Abril, 2023, 01:29 am
Respuesta #60

Richard R Richard

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       Parece que esto no es posible que ocurra, pero les voy a presentar la integral que llevamos calculando erróneamente desde hace muchos años y realmente no sé cómo ha podido ser esto, pues la función a integral son de las elementales.   La integral es la siguiente:

 \( F=-\dfrac{GmM}{4Rr^2}\int_{s=r-R}^{s=r+R}1+\left ( \frac{r^2-R^2}{s^2} \right)\, ds \)

  Les adjunto un enlace dónde viene la resolución oficial que podéis usar como guía..
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Mechanics/sphshell.html

   El resultado de la integral  que aparece oficialmente es:

\( F\left ( r \right )=-\frac{GMm}{r^2}  \)

A ver si ahora lo comprendes, fíjate en lo que se te critica,  esa integral que presentaste en tu primer mensaje usa una distribución superficial de masa \( \sigma \)

y ahora vienes con

Hola Richard,  yo no he mentido en nada y  te resumo  el resultado de la integral  para  el cálculo de la gravedad que genera una esfera hueca de espesor infinitesimal de radio R y masa M:
        Zona exterior de la esfera 

    \( r = R \) -->    \( g=\frac{GM}{2R^2} \)    En la superficie exterior

     \( r>R  \)-->     \( g=\frac{GM}{r^2} \)

  Zona interior de la esfera
 

  \( r=R \)-->        \(  g=\frac{GM}{2R^2} \)     En la superficie Interior
  \(  r<R \) --->     \(  g= 0 \)

      Este es el resultado y si lo ves tranquilamente,  está claro que esto  no se puede dar en la física.[Claramente g=0 sí , pero el otro no]  El puzzle está completamente desencajado.

Esos resultados vienen de aplicar mal una distribución no superficial y volumétrica de espesor no nulo, por favor no mezcles las conclusiones de cada integral.

La crítica, el objetivo de hilo era hacia la primer integral, la superficial recuerdas? o no?, y no sobre, la segunda la cual ya te la integré correctamente y está fuera de discusión el resultado arbitrario que se obtiene en función de cómo se escoja la tasa de acercamiento al límite de espesor nulo. Haz un esfuerzo y relee lo que se te escribe, si tu quieres imponer nueva física has venido al lugar equivocado. Así que si tu supones que es 1/2 el factor, solo tu y repito solo tu y nadie mas en el planeta  tomará como válida esa conclusión.

Y si quieres recapitular porque físicamente te equivocas, y es al ñudo continuar el debate, es el siguiente,

Las integrales en matemática se resuelven de una sola manera, y dan un único resultado

El resultado que obtienes tiene cierta interpretación física, sí y solo sí, físicamente es posible evaluar en cada punto el resultado del diferencial de la integral.

Cuando el diferencial es \( \dfrac {Gdm}{s^2}  \) este debe ser posible de calcular en todo dominio de la integral.

Pero que pasa, tu mismo escoges que \( s=0 \) cuando \( R=r \) en ese caso el diferencial va hacia el infinito y adios interpretación física. Fin de la discusión, al menos conmigo. Te dicen no toques el enchufe(\( s \) no puede ser cero) y tu pones los dos dedos, (quieres extraer conclusiones cuando \( s=0 \)). Y así estamos perdiendo el tiempo.

Ahora tu me puedes decir hacemos un pequeño hoyo en la superficie y evaluamos la integral para salvar ese error, perfecto, cuanto da la integral \( K\dfrac{GM}{r^2} \) y por como definiste el acercamiento en los límites de integración K resulta 1/2 , y nos quieres vender que físicamente es así, y yo te digo que ni en los sueños, la integral esta bien resuelta, pero K es tan probable de ser \( 1/2 \) como lo es \( 3/4  \) y \( 1/\pi \), porque???!!!! porque el resultado depende de la tasa de acercamiento, como ya te lo explico Ivorra, y yo mil veces.

En cuanto a la discontinuidad del valor de la gravedad en el modelo propuesto por Albert , ni siquiera seguiste los pasos, o no los entiendes muy probablemente, porque  sino no dirías lo que dices, porque no existe tal discontinuidad,haznos el favor de regresar a ese post y leelo con detenimiento, te has inventado la discontinuidad y tu solo te la crees. Así que por el lado de los infinitesimales, y los espesores no nulos ya la has liado.

Por otro lado desde hace trescientos años desde Gauss a la fecha , el campo interior a una superficie cerrada de distribución esférica cuyo campo cae con el cuadrado de la distancia al centro, siempre, siempre, siempre que millones de físicos lo calcularon se dieron cuenta de lo obvio, si no hay carga eléctrica o masa encerrada en la superficie, el flujo del campo es nulo, luego en el interior de la superficie cerrada el campo en nulo y nunca lo que tu propones.

Si tienes una nueva teoría revolucionaria , preséntala en revisión por pares, y espera a ver que te dicen, seguro serán menos amables que lo que hemos sido intentando explicarte donde cometes errores conceptuales.

Es realmente coj ... que de 1/2 ese coeficiente en el cálculo de la gravedad pero no significa nada físicamente, así que es solo una anécdota que se la contarás a tus nietos de como casi cuela una idea, hubiese colado si pudieses tomar un acelerómetro y medir \( g=4.9m/s^2 \) cuando rozas la superficie de la tierra, pero me temo muy a tu disgusto que no sucede, ni sucederá...ni jamás sucedió,  pues ya se ha experimentado más veces que la cantidad de latidos que ha dado tu corazón.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

22 Abril, 2023, 11:55 pm
Respuesta #61

Carlos Ivorra

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He estado unos días atareado, y me he aburrido mucho leyendo los mensajes atrasados de este hilo, porque son muy repetitivos y bastante burdos (por parte de un participante exclusivamente, claro, pero basta para hacer aburrido el hilo). Mucho bla, bla, bla, pero a la hora de la verdad:

    Creo que debo de recalcar un punto sobre los modelos a que  me estoy refiriendo siempre y se trata de que en todos los casos son modelos de espesor infinitesimal, planos infinitos, discos y esferas huecas de espesor infinitesimales. El concepto de espesor infinitesimal indica que siempre hay dos superficies en el objeto pero su espesor es tan pequeño que podemos considerar que toda la masa está distribuida en una superficie, es decir,  \( \sigma = \frac{M}{S_{total}} \).

    En lo físico hay modelos semejantes a estos como es la estructura del grafeno, que debido a su espesor atómico se considera al grafeno como una estructura bidimensional con una densidad de \( 0,77\frac{mgr}{m^2} \). En este caso, una parte de átomo de carbono hace la pared izquierda y la otra parte del átomo forma la pared derecha. 

Nada de izquierda y derecha. Si consideras una estructura bidimensional, entonces el espesor es \( 0 \) y cualquier otra forma de verlo es charlatanería pura. Por poner un ejemplo:

Considera los puntos del espacio que cumplen la ecuación

\( x^2+y^2+z^2 = 1 \)

que corresponde a una esfera de un metro de radio. Imagina que esa esfera está hecha de grafeno y que tiene una densidad de \( 0.77 mg/m^2 \). Sorprende que hayas estudiado física y no sepas cómo se abrevia "miligramo". En esas condiciones, te pregunto: ¿cuál es la intensidad del campo gravitatorio determinado por la esfera en el punto \( (1, 0, 0) \)?

Se trata de un único punto del espacio (que está en la esfera), y tienes que asignarle un único vector de campo gravitatorio. No puedes asignar dos vectores al mismo punto. Si llamas \( S \) a la esfera, el campo gravitatorio tiene que ser un campo \( \vec E: \mathbb R^3\longrightarrow \mathbb R^3 \) y no puede tomar dos valores en un mismo punto \( (1, 0, 0) \). ¿Cuánto dices que vale \( \vec E(1, 0, 0) \)? Tienes que dar UNA respuesta, no DOS. Veamos qué tal se te da contar hasta uno.

Tu (paupérrima) respuesta es:

   Por último, me preguntas sobre el campo gravitarorio de una esfera hueca de grafeno.  Pues al ser un espesor finito, aunque muy pequeño, aún no tengo las ecuaciones que rigen la gravedad de una esfera hueca de espesor finito. Es el siguiente paso una vez que se obtengan  las ecuaciones de la gravedad en una esfera hueca de espesor infinitesimal. Pero en mi opinión si el radio R de la esfera es grande, el resultado va ser muy semejante a la esfera hueca de espesor infinitesimal.

¡Fantástico! Me pones tú el ejemplo del grafeno como ejemplo que consideras razonable modelizar con una esfera de grosor infinitesimal, pero cuando te pregunto por lo que dan tus cálculos cuando los aplicas al caso en el que tú consideras que tus disparates son aplicables... ¡ahora resulta que no puedes aplicarlos porque la esfera tiene espesor finito! No, no. Yo te hablaba de una esfera sin espesor, una esfera en la que la masa está descrita por una distribución bidimensional, de densidad \( 0.77 mg/m^2 \) (metro cuadrado, no metro cúbico), la que tú propusiste, pero resulta que tu teoría para esferas huecas no es aplicable ni siquiera en el caso que tú planteas.

Dices que "aún" no tienes las ecuciones para esferas de espesor finito (no sé qué dificultad puedes tener en inventarte unas con la misma alegría con la que te inventas otras, pero bueno), pero lo que te pido es que apliques las ecuaciones que sí dices tener para las esferas sin grosor al caso de la esfera (sin grosor) de ecuación \( x^2+y^2+z^2 = 1 \) con densidad \( 0.77 mg/m^2 \). Pero, nada, parece ser que tus ecuaciones desaparecen cuando tienen que usarse en un caso concreto. ¿Cuál será la intensidad del campo gravitatorio de dicha esfera sin grosor en el punto \( (1, 0, 0) \)?

           Definición de infinitesimal que he sacado de wikipedia:       
      Lo infinitesimal o infinitésimo se refiere a una cantidad más cercana a cero que cualquier   número real estándar pero diferente de cero. 
     Bueno esto es para acercarnos al significado de lo que buscamos.     

En ese mismo artículo de la wikipedia puedes leer que los infinitesimales carecen de todo rigor. Los razonamientos con infinitesimales se dividen en dos clases: los fiables, que son los que se pueden sustituir por razonamientos sin infinitesimales, y los timos, que son los que no tienen ningún sentido en cuanto les quitas los infinitesimales tramposos (eso incluye a todos los tuyos, que están haciendo que Newton y Leibniz se remuevan en sus tumbas por lo que haces con sus queridos infinitesimales).

   
      En definitiva,  una esfera hueca de espesor infinitesimal es una  esfera hueca  de un espesor distinto de cero pero es tan pequeño que podemos considerar que la masa de la esfera está  localizada en su superficie, es decir,  \(  \sigma =\frac{M}{4\pi R^2 } \).

Leibniz acaba de fracturarse el resto de su cráneo del golpe que se ha dado con su lápida (porque el ataúd ya lo había perforado hace tiempo, al enterarse de tus mensajes anteriores), pero bueno, aceptando que eso no sea un disparate (y que un barco es un animal acuático) calcúlame el campo gravitatorio de la esfera de ecuación \( x^2+y^2+z^2 = 1 \) de espesor infinitesimal  ::)  en el punto \( (0, 0, 1) \). Y si no te gusta esa, ¿hay alguna esfera concreta en el universo, definida por una ecuación en concreto, a la que se le puedan aplicar tus maravillosas ecuaciones?

     
         Carlos por  esto decirte que no todo es blanco o negro hay grises, hay espesores cero, espesores finitos y espesores infinitesimales. La característica de estas esferas de espesor infinitesimales  de masa M, es la  \sigma y nunca podrá  ser una  \( \rho \).

Y hay gnomos, y fantasmas, y unicornios rosa, lo que tú quieras.

   
       Por lo tanto, en esta esfera hueca de espesor infinitesimal tendremos 2 superficies, la exterior y la interior, igual  que pasa si al grafeno  hacemos  el ejercicio anterior de reducir su espesor hasta llegar a valores infinitesimales.

Los valores infinitesimales NO existen. Cuando Leibniz, Newton, L'Hôpital, etc. trabajaban con cantidades infinitesimales, tenían mucho cuidado de asegurarse de que en sus resultados finales NO quedara ninguno. En particular, antes se habrían cortado una mano que habrían escrito nada sobre una esfera de espesor infinitesimal. Eso sólo está en tu cabeza y en la de nadie más. Puedes hablar de esferas infinitesimales (si no le haces ascos al lenguaje poco riguroso y anticuado) como paso intermedio del cálculo de una integral, o algo así, pero jamás en la historia ningún matemático o físico en su sano juicio ha considerado una esfera de grosor infinitesimal como objeto que pueda ser estudiado en sí mismo, y no como un mero artificio intermedio en un cálculo. En realidad el análisis no estándar permite hablar, si quieres, de esferas de espesor infinitesimal como objeto en sí, pero sus propiedades son entonces las mismas que las de una esfera de espesor finito no nulo para todo lo que aquí nos ocupa.

En suma, las esferas de las que hablas, sólo existen en el maravilloso mundo llamado DCMlandia, sin que nadie jamás haya tenido noticia de ellas en la historia de la humanidad.

   
      Este es el reto, fíjate que siempre he estado hablando de  espesores infinitesimales en todos los objetos que me he referido.

O, sea, de objetos fantásticos que sólo existen en tu mente y en la de nadie más del pasado, presente o futuro.

   
   Con ello, volviendo a la página de la que partimos este hilo,  veo que la condición del cálculo de la esfera hueca es que tenga una masa M, un radio R y una densidad superficial \( \sigma \), no se especifica que el espesor tenga que ser nulo, como ya he dicho esto no es la única condición para tener una densidad\(  \sigma \).  Más aún en la otra página que hace el cálculo de la gravedad en el interior aparece el comentario de "Capa de masa esférica uniforme" refiriéndose a las esfera hueca que está analizando, lo cual  está más cerca del concepto de infinitesimal que de espesor cero.

No, todas las páginas que has citado las han escrito personas que existen y que no son tú, luego puedes estar seguro de que no hablan de esferas de espesor infinitesimal, porque de eso jamás ha hablado nadie en la historia de este nuestro planeta que no seas tú (o, si me apuras, tal vez algún otro chalado que vaya de foro en foro exponiendo sus ocurrencias y del que no se tenga constancia en el mundo de la ciencia seria).

    En estas condiciones todo el cálculo que se ha realizado allí es válido también para  la esfera hueca de espesor infinitesimal.

No lo dudo. Y también vale para las esferas de espesor delicuescente, porque como esas esferas sólo las conoces tú (y las delicuescentes no las conoce nadie) pues seguro que lo que tú digas que vale, vale.

     Con ello, el resultado final que se obtiene con la integración es el siguiente:

       zona exterior de la esfera   
   \( r = R -->  g=\frac{GM}{2R^2}  \)   En la superficie exterior

    \(  r>R -->   g=\frac{GM}{r^2} \)

  zona interior de la esfera 
  \( r=R -->  g=\frac{GM}{2R^2} \)   

  En la superficie Interior    r<R ---> g= 0

         Este es mi resultado.

Como dijo alguien alguna vez, tus mensajes tienen ideas buenas y originales, sólo que las que son originales no son buenas y las que son buenas no son originales. Ésta es de las buenas.

             La integración está bien hecha, no hay errores en la ejecución, pero este resultado no es posible en la Física, no puede haber  estos saltos tan bruscos  en la gravedad ni tampoco que la gravedad en puntos más alejados de la superficie sea mayor que la gravedad en la  superficie (espero que ahora haber sido más claro que en lo dicho en mi mensaje anterior del hilo).  Por lo tanto, por el motivo que sea,  la integración no está sirviendo para expresar cómo es  la gravedad que genera una esfera de espesor infinitesimal.

Nadie ha pretendido nunca que ese resultado valga para esferas de espesor infinitesimal porque nadie se ha interesado nunca en tus pesadillas. Ese resultado vale para esferas de espesor nulo. Y eso de que la gravedad no puede aumentar al alejarse será porque lo digas tú.

Si haces un pozo que llegue al centro de la Tierra, en el centro la gravedad es nula (esto hasta tú deberías entenderlo, porque ahí uno es atraído por igual en todas direcciones, luego la fuerza resultante es obviamente nula). Y a medida que te vas alejando del centro de la Tierra, la gravedad va aumentando de forma continua hasta llegar a la superficie, y a partir de ahí empieza a descender.

Con una esfera de espesor finito ocurre lo mismo, que la gravedad aumenta a medida que te alejas del centro mientras atraviesas dicho espesor, y luego pasa a disminuir con el cuadrado de la distancia. Si haces la esfera de espesor nulo entonces obtienes una discontinuidad porque estás despreciando un espesor no despreciable, porque es necesario un mínimo espesor para que la gravedad pase de 0 al valor en la superficie exterior. Ése es todo el misterio que no entiendes y que te lleva a decir tantas tonterías. Ya te lo hemos dicho mil veces y está claro que no sirve de nada repetírtelo.

        Yo he intentado explicarte cuál es el motivo pero bueno tampoco es importante ya, cuando este método hay que desecharlo por completo para el análisis de estas esferas huecas de espesor infinitesimal.   

Y para las esferas fantasmagóricas, y las esferas zombis, etc. 

       Como bien sabes el Teorema de Gauss es  un método sencillo que debe llegar al resultado bueno. Ya has visto mi análisis y ya has visto los resultados tan coherentes y estos sí están de acuerdo a la física.

Me hacen mucha gracia tus dejes de "ética física": esto no debe ser, esto debe llegar... El teorema de Gauss da exactamente el mismo resultado que cualquier otro método, pues sería absurdo que métodos distintos de calcular una misma cosa dieran resultados distintos. Pensaba explicarte el cálculo por Gauss, pero tu conocimiento sobre el teorema de Gauss ha quedado patente aquí:

   Hay otro punto que quiero aclarar y que te has referido. Feriva tienes razón que el campo eléctrico y el gravitatorio son muy distintos en naturaleza, pero lo que sí es cierto es que el Teorema de Gauss sólo se puede utilizar con campos que son inversamente proporcional a la distancia al cuadrado:  \( \frac{constante}{r^2} \). 
 Por ello el campo eléctrico se puede utilizar siempre, pero en el caso de la gravedad  en las condiciones normales de planetas alejados de sistemas muy masivos, como todos los del sistema solar excepto mercurio, se puede considerar que los efectos relativistas son totalmente despreciables y se cumple la ley de gravedad de Newton, la cual  cumple \( \frac{constante}{r^2}. \)

¿Has dicho en alguna ocasión que tú has estudiado física o es sólo un falso recuerdo que tengo?

     Me parece que el problema no es que no  veas esta similitud sino que tu mente no lo quiere aceptar, pues sabe que el momento que lo aceptes, todo el desarrollo que hice en el mensaje anterior con el método de Gauss tendrás que aceptarlo y supondrá una ruptura total con toda tu creencia. Y esto te lo digo por experiencia, a mí me pasó esto que te comento.

Te parece. Bien, esto nos da información relevante: ya sabíamos que de física no tienes ni idea, de matemáticas tampoco, y ahora sabemos que la psicología se te da aún peor. Pero si te interesa que hablemos de psicología, te voy a contar que hace un tiempo vi un reportaje muy interesante sobre terraplanistas. Antes de verlo, no se me ocurría como podría haber alguien tan tonto como para creer que la Tierra es plana, con todas las evidencias en contra disponibles, pero al ver el reportaje lo entendí: los terraplanistas no hacían énfasis en sus argumentos en favor de su "teoría", sino que en sus palabras desbordaban orgullo por no haberse dejado engañar y haber descubierto la verdad por sí mismos. Se regocijaban explicando cómo un día les asaltó la duda, cómo se informaron y... así se montaban su batallita del abuelo cebolleta.

Hace varios mensajes que veo que tú eres igual: explicando cómo tuviste la revolución, cómo entendiste que el mundo estaba equivocado, cómo te has marcado el objetivo de que se conozca la Verdad y la impostura sea desenmascarada y desterrada para siempre... No podía ser de otra forma, porque sería increíble que tu convicción se fundara en tus argumentos absurdos. Tú convicción (o tu pertinacia, más bien) se funda en lo satisfecho que te sientes de haber sido iluminado por Dios para predicar una faceta tan desconocida de su evangelio.

    Quiero haceros una pregunta de nuevo: Antes de comenzar este hilo ¿Qué hubieras dicho del valor de la gravedad en la superficie exterior de la esfera hueca y de dónde salió esta información?.       

Lo de "antes de comenzar este hilo" es desternillante. Pues, obviamente, lo mismo que después de terminarlo. Parece que pienses que tus mensajes han podido hacer que alguien cambie de idea.

    Yo os doy mi respuesta pero de lo que pensaba  antes de estos años atrás cuando no sabía nada del tema que estoy exponiendo Para mí en  para r=R, la gravedad en la superficie de una esfera hueca  era  \(  g={GM}{R^2} \). Este resultado lo obtuve con el método de Gauss, no con integrales. Este método hace los cálculos muy fáciles. Os  adjunto un enlace dónde viene realizado esto, para campos eléctricos como prueba de que  este valor de la gravedad en la superficie era el que oficialmente se daba como bueno.

https://www.google.com/amp/s/www.fisicalab.com/amp/apartado/campo-electrico-esfera-cargada

Fíjate si son fáciles los cálculos que en ellos no importa si la masa está distribuida sobre una esfera maciza, hueca, con grosor, sin grosor, como quieras. Sólo hace falta que la distribución de carga (o masa) tenga simetría esférica y que esté contenida en la superficie a la que le aplicas el teorema. Más aún, si lo aplicas a dos superficies esféricas concéntricas que dejen la masa entre ambas, sale el mismo resultado fuera del cascarón que forman, de donde puedes deducir que el flujo en la superficie interna tiene que ser nulo y que la gravedad en el interior de la esfera es nula. ¡Qué cosas! Eres el primero que encuentro que cita en su defensa páginas que prueban lo contrario que defiendes. Si alguna vez te acusan de un crimen, presentarás en tu defensa un cuchillo con la sangre del muerto y tus huellas dactilares.

    Pero esto, supone una incongruencia con respecto al resultado de la integración para r=R, pues bajo ningún concepto por integración se obtiene que \( g={GM}{R^2} \) para r=R, sino que \( g={GM}{2R^2} \).  Me parece que el puzzle desde el punto de vista oficial no está terminado de cuadrar nada, de nada.

De eso nada. Para cuadrarlo ya está la SSEICVCG (la Sociedad Secreta de Exterminadores de Individuos Conocedores de la Verdad sobre el Campo Gravitatorio), que borrará estos mensajes en cuanto yo te delate y hará que lo tuyo "parezca un accidente". Bueno, creo que ahora tienen unos neuralizadores (como los de los Men in black) que pueden hacerte olvidar tus descubrimientos sin necesidad de los métodos truculentos que empleaban antes contra los que te antecedieron.

    Lo que sí te puedo decir que la gravedad de una esfera hueca de espesor infinitesimal va comportarse como ya he dicho en mi anterior mensaje:

      Tiene  un valor       \( g=2\pi G\sigma=\frac{GM}{2R^2} \)  en ambas caras, exterior e interior, y decrecen  de forma continua por ambos de la superficie de una forma suave, sin saltos, hasta que en el interior de la esfera, en \( r'_o \), llega a alcanzar   \(  g_{int}\left(r'_o\right)=0 \) a partir de donde la expresión de la gravedad  en el exterior , en  puntos \( r'\geq r'_o  \) es la que todos conocemos como oficial    \( g_{ext}=\frac{GM}{\left(R+r'\right)^2} \) 

      Fijaros que el paso que nos queda es encontrar la expresiones matemáticas  de \( g_{ext}\left(r'\right) \) y   \( g_{int}\left(r'\right) \), os muestro una expresión sugestiva para \(  g_{ext}\left(r'\right) \), para un punto r' que dista de la superficie de la esfera :

     \(  g_o>g_{ext}> g_o\left(1 - \frac{2r'^2}{\left(R+r'\right)^2}\right)  \)     (3)

  bien esta se puede ver como sigue:

\( g_o\left(1 - \frac{{ {\color{Blue} 0}}r'^2}{\left(R+r'\right)^2}\right)>g_{ext}> g_o\left(1 - \frac{{\color{Blue} 2}r'^2}{\left(R+r'\right)^2}\right) \)

Bueno, llevas con esta cantinela ya muchos mensajes, suficientes como para que pueda decirse que has ganado ad nauseam. Salvo que digas algo nuevo que sea más gracioso como para merecer una réplica, te dejo en las buenas manos de los otros participantes de este hilo, si es que resisten el aburrimiento mejor que yo.

24 Abril, 2023, 02:05 pm
Respuesta #62

DCM

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Hola Feriva, ya por fin tengo claro el concepto de \( t^2=\sqrt{\frac{2R}{g}} \) y es lo primero que quiero explicar:
   Supongamos una esfera maciza de radio R y masa M. Esta esfera maciza tiene definida una velocidad de escape que es la velocidad inicial mínima con la debe salir un móvil, desde su superficie,  hacia el espacio para que pueda salir de la acción del campo gravitatorio  de esta esfera y su valor es \( v=\sqrt{2gR} \). Con esta velocidad el móvil llegará al infinito y su velocidad  final será cero.

  Bien pues   supongamos un móvil o cohete que sale de la superficie de esta esfera con la velocidad de escape  \( v=\sqrt{2gR} \):   

      \( t^2=\sqrt{\frac{2R}{g}} \)  es el tiempo que tardaría en llegar a tener una  velocidad cero debido a la acción de la gravedad de la esfera, pero suponiendo que la gravedad se mantuviera constante en el valor de la superficie \( g=\frac{GM}{R^2} \) para todo su recorrido. Esta es la definición que yo he entendido y se trata de un tiempo ficticio debido a que , se puede demostrar, la velocidad cero, la alcanzará a una distancia de la superficie de la esfera igual a R, como he dicho en anteriores mensajes, en cuyo trayecto no es constante la gravedad. Creo que por fin he conseguido entender qué es  este tiempo.

    Luego quiero que veamos la fórmula de \( G=\frac{3}{2\pi \rho t^2} \) y veamos de donde  se obtienen cada  magnitud de la ecuación:

        \( t^2=\sqrt{\frac{2R}{g}} \) -->  t  se calcula con el radio de la esfera y el valor de la gravedad en la superficie, ambas podría ser medidas directamente con la precisión que se pueda.   
       \( \rho= \frac{M}{V_{esfera}} \) es función del radio de la esfera y de la masa. En este caso  la  masa M no se mide directamente sino de que calcula a través de la ecuaciones de la gravedad:   

   por ejemplo sabiendo la gravedad en la superficie y el valor de G, podemos calcular la M: 
  es decir  \( M=\frac{g R^2}{G} \), 

   por lo tanto la ecuación   \( G=\frac{3}{2\pi \rho t^2} \)  no es extraño que se cumpla siempre pues en el cálculo  de M se está utilizando el valor de G implícitamente.
   Por lo tanto el que se cumpla esta ecuación en un planeta no es indicativo de que el planeta tenga que ser macizo.
     Para verlo más claro propongo que nos imaginemos un planeta pero supongamos que  fuera un planeta hueco. y no lo sabemos, también  que hemos obtenido por mediciones las siguientes magnitudes:
      Sabemos por medición el valor de\(  g_o \) en la superficie del planeta y también el valor del radio del planeta. También hemos medido el valor de G.

       La masa no se puede medir directamente y hay que calcularla mediante:
        \( g_o=\frac{GM}{R^2} \)    y despejando obtiene
       \( M=\frac{R^2g_o}{G} \)   
       y  después calculamos  la densidad volumétrica

       \( \rho= \frac{M}{\frac{4}{3} \pi R^3}=\frac{3g_o}{4\pi G R} \)   
       También podemos calcular   \( t^2=\frac{2R}{g_o} \)

     Ahora con todo esto vamos a calcular  la constante G con todo lo anterior sustituyendo los valores de \( \rho \) y \( t^2  \)por su valor o expresión:
   \( G=\frac{3}{2\pi \rho t^2}=\frac{3R G g_o 4\pi}{2\pi 3g_o 2R}   \) 
 como vemos la ecuación sólo aparecen los valores de \( g_o  \)y R que hemos medido. Al final el resultado es:
            \( G= G \)
    Con ello concluyo que el que el cálculo de G se cumpla con los valores calculados de \( \rho \) y de \( t^2 \)  no  es condición equivalente a que el planeta se macizo.

    Por último, indicarte que el caso de una esfera hueca de espesor infinitesimal, la masa está en el cascarón y se tiene una densidad superficial \( \sigma \), cuando digo de aumentar el radio de esta esfera para llegar al infinito y hacerlo equivalente a un plano infinito de espesor infinitesimal, se hace de forma que la densidad \( \sigma  \)  se mantenga constante, de forma que en el infinito tendremos  la misma densidad que al principio y en ese caso:
    \( g= 2\pi  G \sigma \).

   No se si te estabas  refiriendo a esto, quizás no he entendido bien lo que quería decirme.
   Un saludo.

24 Abril, 2023, 03:15 pm
Respuesta #63

feriva

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Hola Feriva, ya por fin tengo claro el concepto de \( t^2=\sqrt{\frac{2R}{g}} \) y es lo primero que quiero explicar:
   Supongamos una esfera maciza de radio R y masa M. Esta esfera maciza tiene definida una velocidad de escape que es la velocidad inicial mínima con la debe salir un móvil, desde su superficie,  hacia el espacio para que pueda salir de la acción del campo gravitatorio  de esta esfera y su valor es \( v=\sqrt{2gR} \). Con esta velocidad el móvil llegará al infinito y su velocidad  final será cero.

  Bien pues   supongamos un móvil o cohete que sale de la superficie de esta esfera con la velocidad de escape  \( v=\sqrt{2gR} \):   

      \( t^2=\sqrt{\frac{2R}{g}} \)  es el tiempo que tardaría en llegar a tener una  velocidad cero debido a la acción de la gravedad de la esfera, pero suponiendo que la gravedad se mantuviera constante en el valor de la superficie \( g=\frac{GM}{R^2} \) para todo su recorrido. Esta es la definición que yo he entendido y se trata de un tiempo ficticio debido a que , se puede demostrar, la velocidad cero, la alcanzará a una distancia de la superficie de la esfera igual a R, como he dicho en anteriores mensajes, en cuyo trayecto no es constante la gravedad. Creo que por fin he conseguido entender qué es  este tiempo.

    Luego quiero que veamos la fórmula de \( G=\frac{3}{2\pi \rho t^2} \) y veamos de donde  se obtienen cada  magnitud de la ecuación:

        \( t^2=\sqrt{\frac{2R}{g}} \) -->  t  se calcula con el radio de la esfera y el valor de la gravedad en la superficie, ambas podría ser medidas directamente con la precisión que se pueda.   
       \( \rho= \frac{M}{V_{esfera}} \) es función del radio de la esfera y de la masa. En este caso  la  masa M no se mide directamente sino de que calcula a través de la ecuaciones de la gravedad:   

   por ejemplo sabiendo la gravedad en la superficie y el valor de G, podemos calcular la M: 
  es decir  \( M=\frac{g R^2}{G} \),

   por lo tanto la ecuación   \( G=\frac{3}{2\pi \rho t^2} \)  no es extraño que se cumpla siempre pues en el cálculo  de M se está utilizando el valor de G implícitamente.
   Por lo tanto el que se cumpla esta ecuación en un planeta no es indicativo de que el planeta tenga que ser macizo.
     Para verlo más claro propongo que nos imaginemos un planeta pero supongamos que  fuera un planeta hueco. y no lo sabemos, también  que hemos obtenido por mediciones las siguientes magnitudes:
      Sabemos por medición el valor de\(  g_o \) en la superficie del planeta y también el valor del radio del planeta. También hemos medido el valor de G.

       La masa no se puede medir directamente y hay que calcularla mediante:
        \( g_o=\frac{GM}{R^2} \)    y despejando obtiene
       \( M=\frac{R^2g_o}{G} \)   
       y  después calculamos  la densidad volumétrica

       \( \rho= \frac{M}{\frac{4}{3} \pi R^3}=\frac{3g_o}{4\pi G R} \)   
       También podemos calcular   \( t^2=\frac{2R}{g_o} \)

     Ahora con todo esto vamos a calcular  la constante G con todo lo anterior sustituyendo los valores de \( \rho \) y \( t^2  \)por su valor o expresión:
   \( G=\frac{3}{2\pi \rho t^2}=\frac{3R G g_o 4\pi}{2\pi 3g_o 2R}   \)
 como vemos la ecuación sólo aparecen los valores de \( g_o  \)y R que hemos medido. Al final el resultado es:
            \( G= G \)
    Con ello concluyo que el que el cálculo de G se cumpla con los valores calculados de \( \rho \) y de \( t^2 \)  no  es condición equivalente a que el planeta se macizo.


Hola, DCM.

Supongo que es una errata sin importancia, es \( t=\sqrt{\dfrac{2R}{g}} \) (sin cuadrado) y \( t^{2}=\dfrac{2R}{g} \).

Pero sí, es así de sencillo (mi cabeza no da para cosas demasiado complicadas) es eso, lo que sería el tiempo asociado a la velocidad de escape de un cuerpo.

Tenemos que toda esfera tiene un radio y una masa (en principio independientemente de cómo este distribuida). Entonces, utilizando sólo el radio, la masa y la constante G, tenemos

\( G=\dfrac{3}{2\pi\rho t^{2}} \)

usando  \( \rho=\dfrac{3M}{4\pi R^{3}} \)

que, a su vez, sólo implica al radio y masa; y a sus unidades.

Cierto es que obtengo esa forma partiendo de \( \dfrac{MG}{R^{2}} \), pero para la expresión \( \dfrac{MG}{2R^{2}} \) podríamos usar si quieres \( G=\dfrac{3}{4\pi\rho t^{2}} \) en vez de \( G=\dfrac{3}{2\pi\rho t^{2}} \), para lo que decía no importa.

En ese caso tendríamos \( \rho t^{2}=\dfrac{3}{4\pi G} \), que sigue dando un valor bastante grande.

Eso implica que si la densidad es cero prácticamente, t cuadrado tiene que tender a infinito para que se mantenga constante \( \rho t^{2} \).

Pero si \( t^{2}\rightarrow \infty \), como resulta que \( t^{2}=\dfrac{2R}{g} \) (considerando que el radio no es infinito) entonces g tiene que tender a cero; pues en caso de que el numerador no tienda a infinito, no queda más consideración que \( g\rightarrow0 \) para que la fracción tienda a infinito.

Viendo esto, no hay más gravedad fuera del cascarón que en el cascarón, hay cero en los dos sitios. Lo cual tiene sentido, porque es una esfera fantasma (si existiera yo no sé qué pasaría, es una sencilla deducción matemática, muy simple).

Ahora cabe conjeturar (a lo mejor es una tontería, se me acaba de ocurrir) con que en el átomo, que es muy poco denso, no haga acto de presencia la gravedad quizá por esta razón.

Si seguimos un poco más unificamos la física :D

Yo creo que no se puede unificar; es así por naturaleza, no unificable. Me da la impresión de que pasa como con la hipótesis del continuo en matemáticas, hay que entenderla con teorías separadas; y no es nada malo, es que es su naturaleza (es sólo mi opinión, claro, la opinión de un aficionado).

No había leído bien esto


Citar
  Por último, indicarte que el caso de una esfera hueca de espesor infinitesimal, la masa está en el cascarón y se tiene una densidad superficial \( \sigma \), cuando digo de aumentar el radio de esta esfera para llegar al infinito...
 

Si el radio es infinito, por definición no termina; si no termina, no existe exterior de la esfera, si no existe exterior, todo es interior... luego también será cero la gravedad; es consistente, es cero lo mires como lo mires.

Esto otro

Citar
  \( t^2=\sqrt{\frac{2R}{g}} \)  es el tiempo que tardaría en llegar a tener una  velocidad cero debido a la acción de la gravedad de la esfera, pero suponiendo que la gravedad se mantuviera constante en el valor de la superficie \( g=\frac{GM}{R^2} \) para todo su recorrido. Esta es la definición que yo he entendido y se trata de un tiempo ficticio

Sí, tan ficticio como cualquier otra cosa que metas en una fórmula reconocida (aceptada) y con la cual se llega matemáticamente a una igualdad verdadera y, por tanto, no negociable (al menos en un foro de matemáticas).
 
No le llames t cuadrado si quieres, llámale x. Todo cuerpo tiene su x, el de la tierra es aproximadamente 1140 s (creo recordar) y así lo tiene todo cuerpo que tenga radio y masa. Por tanto, no debes darle ninguna interpretación para lo que digo, simplemente hace cierta la igualdad de G e implica lo que he explicado.


De todas formas voy a esforzarme en decir mejor lo que quiero decir, a ver si ya se me entiende:

\( \dfrac{2R}{g} \)

donde 2R no es ficticio, es el diámetro de la esfera, y g no es ficticio.

Por tanto, es una razón entre cosas no ficticias; algo que está ahí y con lo cual, junto con la densidad  y demás, puedo expresar G inequívocamente mediante una identidad matemática; me da igual cómo se interprete esa razón, tú lo interpretas a tu manera y yo a la mía, pero lo que no es negociable es la verdad matemática, eso no lo puedes discutir ni puedes intentar validar cosas que contradigan dicha igualdad


Saludos.

28 Abril, 2023, 02:45 pm
Respuesta #64

DCM

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    Hola  a todos,  adjunto  mis comentarios a lo dicho por Richard y Carlos.
1) Las esferas huecas de espesor infinitesimal es un concepto que se utiliza  en física. Os pongo la información que he obtenido de internet:

   " Una esfera hueca de espesor infinitesimal es una esfera con un diámetro finito pero con un grosor extremadamente pequeño. En este caso, "infinitesimal" se refiere a la idea de que el grosor de la esfera es tan pequeño que se aproxima a cero.    
 En la física, se utiliza a menudo el concepto de objetos con dimensiones infinitesimales para describir fenómenos y procesos continuos. En este contexto, una esfera hueca de espesor infinitesimal podría ser utilizada para modelar una variedad de situaciones, como la distribución de carga eléctrica o la propagación de ondas electromagnéticas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que esta es una construcción idealizada que no existe en la realidad.   
  Las esferas huecas de espesor infinitesimal se utilizan en el campo de la electrostática, en particular en la teoría del campo eléctrico. Estas esferas son una herramienta comúnmente utilizada en la solución de problemas de la teoría del potencial eléctrico y la ley de Gauss.
      En la electrostática, las cargas eléctricas se distribuyen en el espacio y crean un campo eléctrico. Las esferas huecas de espesor infinitesimal se usan como una simplificación matemática para modelar la distribución de cargas en el espacio, especialmente en situaciones en las que la geometría es compleja y dificulta el cálculo.
      En particular, las esferas huecas de espesor infinitesimal se utilizan a menudo para calcular el campo eléctrico creado por una distribución de cargas en una región del espacio. Al usar esta técnica, el problema puede simplificarse y reducirse a un cálculo más manejable. 
  Las esferas huecas de espesor infinitesimal también se utilizan en la teoría  de la elasticidad para modelar el comportamiento de materiales deformables. Se utilizan para representar pequeñas deformaciones en un material y para calcular las tensiones y deformaciones asociadas.
     En resumen, las esferas huecas de espesor infinitesimal se utilizan en varias áreas de la física como herramientas importantes para modelar y resolver problemas".

     Yo, he explicado en mi anterior mensaje que estás esferas huecas de espesor  infinitesimal se habían utilizado en cálculos  de integrales en este hilo. Fuiste tú, Richard, en el mensaje del día 24/03/23 a las 10:12 pm,  has calculado la  gravedad que genera un casquete esférico de espesor finito,  en un punto exterior a la esfera y he mostrado que se estaba utilizando el concepto de esfera hueca de espesor infinitesimal, aún sin que tú lo hayas percibido. Pongo el final de la resolución 
 \( g=\int_{Rint}^{Rext}\frac{4\pi R^2 G}{r^2}\rho dR \)  

  También has utilizado las esfera huecas de espesor infinitesimal para el cálculo de la masa de una esfera maciza:
 \( M=\int_{Rint}^{Rext} 4\pi R^2 G \rho dR \)  

  Como veis en ambas integrales aparece un diferencial de masa dM, el cuál  tiene la expresión  \( dM=4\pi R^2 \rho dR \) que es la masa de esas esferas huecas de espesor infinitesimal  en las que se descompone el casquete esférico. 

    Los parámetros que definen a una esfera hueca de espesor infinitesimal son su radio R y su masa M, la cual está distribuida de forma homogénea en su superficie con un valor de \( \sigma=\frac{M}{4\pi R^2} \).  Está limitada por 2 superficies esféricas de radios R y R-dR, tenemos por tanto una superficie exterior y una superficie interior que consideramos con el mismo radio R a efectos de cálculos  matemáticos. 

      Por lo tanto las esfera huecas de espesor infinitesimal existe como concepto utilizándose  en física y en la realización de integrales. No es una invención mía.

   2)    Realizando el cálculo integral de la  gravedad que genera la esfera hueca de espesor infinitesimal, se obtiene:

 Zona exterior de la esfera
      \( r = R -->  g=\frac{GM}{2R^2} \)    En la superficie exterior

     \( r>R -->   g=\frac{GM}{r^2}
 \)
  Zona interior de la esfera
   \(  r=R -->  g=\frac{GM}{2R^2} \)     En la superficie Interior 
  \( r<R ---> g= 0 \)

 Aquí  quiero destacar  de nuevo  la incoherencia con la física del resultado que se obtiene  arriba.  

       Carlos, ¿de verdad crees que un punto fuera de la superficie exterior  muy cercano de la esfera hueca de espesor infinitesimal,   puede tener  el doble de gravedad que el que hay en la misma superficie exterior?. El ejemplo que has puesto no tiene nada que ver con esto que yo he explicado.  Sé que sabes lo que te voy a explicar, pero lo hago para que quede constancia de que no estoy mintiendo en esto.

    Olvidándonos de la zona interior, si hacemos una  superficie esférica de gauss cerrada,  en la misma superficie exterior de la esfera y otra superficie esférica gaussiana cerrada en un punto exterior a la superficie que engloba a un punto, r>R. Sabes que por el teorema de Gauss el flujo a través de  estas superficies  esféricas de Gauss concéntricas es constante y es proporcional a la masa contenida dentro de las superficies gaussiana , por ello como el punto que está más alejado de la superficie su radio r>R, implica que la superficie  gaussiana  que contiene a ese punto r, es mayor a la de la superficie de la esfera y por tanto  esto impone que la gravedad en esta superficie para r>R es menor que la que hay en la superficie exterior de la esfera.   
    Por lo tanto está claro que para r>R la gravedad debe ser menor a la gravedad de la superficie de estas esferas huecas de espesor infinitesimal. 
    Por lo tanto lo obtenido por integración en el cálculo de la gravedad en las esferas huecas de espesor infinitesimales no se corresponde con la física, va en contra de ella. 
    Esto, conlleva como consecuencia que para   puntos exteriores comprendidos entre  \( \sqrt{2}R > r > R \), la gravedad   g es distinto a \( \frac{GM}{R^2} \) y menor a \( g_o=\frac{GM}{2R^2} \).  
           Lo que implica que hay infinitos valores de r>R donde no se cumple la expresión oficial \( g=\frac{GM}{r^2} \).

  3) Recalcar de nuevo  que cualquier integración que hagamos de casquetes esféricos de espesor finito, en coordenadas esféricas, como aquí se ha hecho en este hilo, estamos utilizando estas esferas huecas de espesor infinitesimal y en este cálculo estamos obviando las consecuencias de la discontinuidad de la gravedad  que aparece  en la superficie exterior (marcado en negrita en el punto anterior).    
  Por lo tanto, los resultados finales que obtengamos de esta integración  de espesores finitos no son correctos.

        Richard, para r=R  el cálculo  de la integral sale \( g=\frac{GM}{2R^2}  \) y no cualquier coeficiente distinto de 1/2. Lo que tú has hecho para decir que el coeficiente sea distinto, lo has deducido al  hacer la integración de un casquete esférico de espesor finito sin tener en cuenta lo que arriba indicaba y como ya te he dicho los resultados de los que partes son erróneo, para luego hacer  límites para reducir el espesor  para tenderlo a cero.  
     Por lo tanto, para mí, no tiene ningún valor tu argumento sobre que el  coeficiente 1/2 puede ser cualquier cosa.

     4) Otro punto importante es destacar que en nuestro caso, la función a integral tiende a infinito en el límite inferior=0, (integral impropia en este sentido) pero ocurre que el cálculo de la integral haciendo límite cuando nos acercamos al límite inferior  de la integral, 0 (es decir r=R) existe y tiene un valor  el cuál es:

  para r=R   \(  g=\frac{GM}{2R^2}=2\pi G \sigma  \)   
  Donde \( 2\pi G \sigma \) es la gravedad de un plano infinito de espesor infinitesimal. 

   Lo cual tiene un  sentido físico y es que la  gravedad que genera una esfera hueca de espesor infinitesimal  en su superficie exterior  es  igual que  la genera un plano infinito de espesor infinitesimal. Siendo esta gravedad sólo función de la \sigma de la esfera.

       Lo cual no es una casualidad como ya he explicado en mensajes anteriores, es lo que debería ser, pues un plano infinito de espesor infinitesimal  tiene la misma gravedad que una esfera hueca de espesor infinitesimal. 
     Si la gravedad  en la superficie exterior de esta esfera  hueca de espesor infinitesimal  fuera otra cosa distinta a g_o=2\pi G\sigma entonces al hacer tender  el radio de la esfera R  a infinito, llegaríamos a  una incoherencia, pues la gravedad de un plano infinito  y de la esfera hueca, ambos de espesor infinitesimales,  de radio infinito no serían iguales. 

 Recapitulando:     El valor de la gravedad en la superficie de la esfera hueca de espesor infinitesimal obtenido por integración  tiene un significado físico y es el  valor que debería ser para no tener una incoherencia entre la gravedad que genera el plano infinito y esfera huecas de radio  infinito, ambos de espesor infinitesimal. 

  5)  Richard luego has intentado decir que si la Tierra fuera un planeta hueco de espesor infinitesimal,  con mi teoría la gravedad en la superficie de este planeta debería ser 4,9  \( \frac{m}{s^2} \), pero estás completamente equivocado en eso, pues el valor  de la gravedad de la superficie es algo que se mide experimentalmente y mis ecuaciones  no dicen eso. Mi teoría dice que  el valor de la gravedad en la superficie  es 9.8\(  \frac{m}{s^2} \), eso sí también será de 9.8\frac{m}{s^2} en la  cara interior.   Bueno las consecuencias que se deducen de esto lo dejamos para otro momento.

  6) Otro punto es el cálculo de la gravedad que genera un esfera hueca de espesor infinitesimal  que cumple \( x^2+y^2+z^2=1 \)  de grafeno en  un punto (1,0,0) etc, es decir, este punto está en la superficie exterior de la esfera. 
     La esfera hueca de espesor infinitesimal de grafeno es de R=1, y hay que  calcular la gravedad en un punto de la superficie exterior. 

     \(  g= \frac{GM}{2R^2}=2\pi G \sigma \)   con dirección hacia la superficie   

     Y en la cara interior:

      \( g= \frac{GM}{2R^2}=2\pi G \sigma \)   con dirección hacia la superficie   
    sólo hay que  sustituir \(  \pi G  \)y \( \sigma \) por sus valores correspondientes.   
     Como ves la gravedad en la superficie depende sólo de la \sigma.

 7)   Otro punto es el cálculo de la gravedad de una esfera hueca de espesor infinitesimal en la superficie interior y exterior, con el teorema de Gauss. 
  Hasta ahora y tú lo has explicado muy bien,  para el cálculo en la superficie exterior se consideraba una superficie gaussiana en la misma  superficie y todo el flujo del campo atraviesa  esta superficie,   de esta forma se obtiene que la gravedad  \( g=\frac{GM}{R^2} \).   

 Para el cálculo de la gravedad en la superficie interior, se hace otra superficie gaussiana en la misma superficie interior y como  esta superficie cerrada no engloba ninguna masa, el flujo a través de esta superficie es cero  y  esto implica que g=0.
     Por tanto tenemos para r=R los siguientes resultados:
                                     Por integración                    Por Gauss

superficie exterior                   \( g= \frac{GM}{2R^2} \)               \( g= \frac{GM}{R^2} \)    
superficie interior                    \( g= \frac{GM}{2R^2} \)               \(  g= 0 \)

   Ambos métodos deberían dar lo mismo y sin embargo esto no se cumple.

   Ahora vamos  a utilizar el Teorema de Gauss pero vamos a utilizar las mismas superficies gaussianas que indiqué en mi publicación del día 11/04: 

   Los cambios respecto a lo anterior  son los siguientes:

  -A la esfera hueca de espesor infinitesimal le hacemos un agujero de un diámetro infinitesimal en su superficie, de forma que  la gravedad no se verá afectada en el resto de las superficies interior y exterior, de esta forma  las superficies exterior e interior se puedan comunicar. 

  Utilizaré una superficie cerrada ,doblemente esférica, que cubre tanto la superficie interior como la exterior de la esfera conectadas a través del agujero de diámetro infinitesimal, teniendo    \(  S_{total}= 4\pi R^2+4 \pi R^2=8\pi R^2 \)
        Vamos a utilizar el resultado de la integración para r=R en la zona exterior-->  \( g_o=\frac{GM}{2R^2} \)Suponiendo que en la superficie exterior gaussiana tengo esta gravedad, entonces:

Flujo a través de S_1 =  \( - 4\pi R^2 g_o - g_{oint} 4\pi R^2 \)
Flujo a través de S_1 = \(  - 4\pi G M
 \)
      sustituyendo g_o por su expresión:   
        \( 4\pi G M=   2\pi  GM + g_{oint} 4\pi R^2   \)
 despejando       
     \( 2\pi  GM = g_{oint} 4\pi R^2  \)    

      \( g_{oint}=  \frac{GM}{2R^2} \)
Por el teorema de Gauss hemos obtenido  el valor de la gravedad en la superficie interior.
   En este caso el resultado final comparativo es la igualdad entre los 2 métodos de cálculo:   

                                 Por integración                    Por Gauss

superficie exterior                  \(  g= \frac{GM}{2R^2} \)             \(   g= \frac{GM}{2R^2}  \)

superficie interior                   \(  g= \frac{GM}{2R^2} \)              \(   g= \frac{GM}{2R^2} \)

    Lo único que hemos hecho es coger una superficie  gaussiana cerrada que envuelve a toda la masa de la esfera hueca y con ello se ha armonizado los 2 métodos.   Está  claro que está es la forma de hacerlo correctamente pues es de la única forma que ambos métodos  obtienen el mismo resultado.

     Un saludo.



28 Abril, 2023, 03:45 pm
Respuesta #65

feriva

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Hola, DCM.

    Hola  a todos,  adjunto  mis comentarios a lo dicho por Richard y Carlos.
1) Las esferas huecas de espesor infinitesimal es un concepto que se utiliza  en física. Os pongo la información que he obtenido de internet:

   " Una esfera hueca de espesor infinitesimal es una esfera con un diámetro finito pero con un grosor extremadamente pequeño. En este caso, "infinitesimal" se refiere a la idea de que el grosor de la esfera es tan pequeño que se aproxima a cero.   
 En la física, se utiliza a menudo el concepto de objetos con dimensiones infinitesimales para describir fenómenos y procesos continuos. En este contexto, una esfera hueca de espesor infinitesimal podría ser utilizada para modelar una variedad de situaciones, como la distribución de carga eléctrica o la propagación de ondas electromagnéticas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que esta es una construcción idealizada que no existe en la realidad.   
  Las esferas huecas de espesor infinitesimal se utilizan en el campo de la electrostática, en particular en la teoría del campo eléctrico. Estas esferas son una herramienta comúnmente utilizada en la solución de problemas de la teoría del potencial eléctrico y la ley de Gauss.
      En la electrostática, las cargas eléctricas se distribuyen en el espacio y crean un campo eléctrico. Las esferas huecas de espesor infinitesimal se usan como una simplificación matemática para modelar la distribución de cargas en el espacio, especialmente en situaciones en las que la geometría es compleja y dificulta el cálculo.
      En particular, las esferas huecas de espesor infinitesimal se utilizan a menudo para calcular el campo eléctrico creado por una distribución de cargas en una región del espacio. Al usar esta técnica, el problema puede simplificarse y reducirse a un cálculo más manejable. 

Pero en eso que dices no se usa la constante G, sino otras constantes; que es donde está la cuestión (no digo que no se pueda considerar una esfera así, sino que influye decisivamente la constante para sacar conclusiones).

"Du sagest"
Citar
En este contexto, una esfera hueca de espesor infinitesimal podría ser utilizada para modelar una variedad de situaciones, como la distribución de carga eléctrica...

Efectivamente, de hecho se habla de "la densidad superficial de carga", y ahí es donde se usa la sigma, con la carga, que es una cosa muy diferente a la masa; para ti es lo mismo o equivalente masa que carga, o eso parece.

   
Citar
       Carlos, ¿de verdad crees que un punto fuera de la superficie exterior  muy cercano de la esfera hueca de espesor infinitesimal,   puede tener  el doble de gravedad que el que hay en la misma superficie exterior?.

Si es cero, sí puede ser: \( 0=2\cdot 0 \); puede ser el doble, el triple y lo que quieras. Y, si no es cero (si no es una gravedad inoperante) demuestra que no lo es.

 
Citar
  3) Recalcar de nuevo  que cualquier integración que hagamos de casquetes esféricos de espesor finito, en coordenadas esféricas, como aquí se ha hecho en este hilo, estamos utilizando estas esferas huecas de espesor infinitesimal y en este cálculo estamos obviando las consecuencias de la discontinuidad de la gravedad  que aparece  en la superficie exterior (marcado en negrita en el punto anterior).   

Si es cero por todos lados no hay discontinuidad; si es discontinua, tiene que tener valores distintos. Pero esto no lo has demostrado; con dos fórmulas distintas no demuestras que dichas expresiones arrojen valores distintos; no necesariamente. Yo no veo, a partir de tus conclusiones, que se deduzca el valor numérico de la gravedad; a mí me sale que si la densidad de la esfera tiende a cero, la gravedad tiende a cero. Puede que me equivoque, pero tampoco veo que nadie lo rebata.

 
Saludos.

29 Abril, 2023, 12:07 pm
Respuesta #66

feriva

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Hola, DCM. Vuelvo a publicar una entrada aparte porque es que, tengo preguntas importantes que deben quedar destacadas, tengo que saber qué se sabe y qué no se sabe hoy en día, en la actualidad de la física; es por dónde debería haber empezado.

Es cierto que la ley de Coulomb tiene una fórmula análoga a la de la fuerza de gravedad, \( F=\kappa\dfrac{|q_{1}||q_{2}|}{r^{2}} \).

Sin embargo, la de la gravedad utiliza la masa material de unos objetos y ésta utiliza la carga. Pero la carga del electrón no tiene nada que ver con la masa ni en unidades ni en valor numérico.

Lo mismo pasa con la constante, es otra cosa distinta a G, tampoco significa lo mismo.

No sólo eso. Cuando se habla de la proporcionalidad inversa con el cudardo de la distancia, antes hay que analizar si esa distancia se refiere a algo parecido o también estamos discutiendo sobre algo que no tiene nada que ver.

La distancia “r” en gravedad alude a una distancia física entre dos objetos, mientras ahí alude a la “distancia” entre cargas.

¿Se sabe, por ejemplo, si el “lugar físico” de la carga y la masa de un electrón coincide?

Digo esto porque tengo entendido que, según la física cuántica, las subpartículas atómicas están deslocalizadas, no se puede hablar de una posición concreta, están como en varios sitios.

En resumen, a mí me parece que esto \( F=\kappa\dfrac{|q_{1}||q_{2}|}{r^{2}} \) se parece a esto \( F=\dfrac{MmG}{r^{2}} \) lo mismo que un huevo a una castaña (se parece menos aún, porque un huevo y una castaña, ambas, son macropartículas).

...

Cuando dices

Citar

Por lo tanto lo obtenido por integración en el cálculo de la gravedad en las esferas huecas de espesor infinitesimales no se corresponde con la física, va en contra de ella.


¿Qué es la física, DCM? ¿Las cosas que te dijeron en la universidad unos profesores que, a su vez, les dijeron otros profesroes y, así, en cadena desde Newton o antes?

Es curioso que te plantees las dificultades que puede dar una simple integral y no te preguntes sobre el origen de los conceptos, sobre qué se sabe y qué no se sabe de verdad.

Asumes como verdades probadas muchas cuestiones, sin saber si realmente se han probado.

¿Sabes que existen dos físicos, Mazur y Mottola, que plantean que puedan no existir los agujeros negros? Pues así es, ellos hablan de gravastares, otro tipo de objetos diferentes los cuales justificarían las observaciones sobre lo que se cree que pudieran ser agujeros negros. Quizá estén equivocados, pero eso te hace ver que no hay seguridad total.

Y es que una cosa repetida mil veces acaba asumiéndose como verdad indiscutible; pero no siempre es así, no siempre son verdades comprobadas (sí es cirto que en ocasiones habrá una probabilidad muy alta de que sean verdades, no obstante, no implica que estén demostradas). Pero de tanto oírse se convierten en dogmas inviolables; y pocas cosas pueden lastrar más el avance de la ciencia. Menos mal que, al final, de siglo en siglo, aparecen los “einsteins”, a los cuales les cuesta Dios y ayuda abrirse paso entre tanto inmovilismo. Y puede que lo que digan no funcione del todo; sin embargo, lo importante es que se atreven a proponer cosas nuevas.

¿Estás proponiendo algo nuevo que sea de interés? A juicio de Carlos (que él sí sabe) parece que no:

Citar

Como dijo alguien alguna vez, tus mensajes tienen ideas buenas y originales, sólo que las que son originales no son buenas y las que son buenas no son originales.


Sólo estás protestando por una integral, pero sigues asumiendo todo igual que te lo han enseñado, repitiendo lo que oíste en la universidad sobre el campo eléctrico, las esferas huecas... y no planteas ninguna idea realmente nueva.

Saludos.

30 Abril, 2023, 12:37 am
Respuesta #67

Richard R Richard

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     Yo, he explicado en mi anterior mensaje que estás esferas huecas de espesor  infinitesimal se habían utilizado en cálculos  de integrales en este hilo. Fuiste tú, Richard, en el mensaje del día 24/03/23 a las 10:12 pm,  has calculado la  gravedad que genera un casquete esférico de espesor finito,  en un punto exterior a la esfera y he mostrado que se estaba utilizando el concepto de esfera hueca de espesor infinitesimal, aún sin que tú lo hayas percibido. Pongo el final de la resolución
 \( g=\int_{Rint}^{Rext}\frac{4\pi R^2 G}{r^2}\rho dR \) 

  También has utilizado las esfera huecas de espesor infinitesimal para el cálculo de la masa de una esfera maciza:
 \( M=\int_{Rint}^{Rext} 4\pi R^2 G \rho dR \) 

  Como veis en ambas integrales aparece un diferencial de masa dM, el cuál  tiene la expresión  \( dM=4\pi R^2 \rho dR \) que es la masa de esas esferas huecas de espesor infinitesimal  en las que se descompone el casquete esférico.

    Los parámetros que definen a una esfera hueca de espesor infinitesimal son su radio R y su masa M, la cual está distribuida de forma homogénea en su superficie con un valor de \( \sigma=\frac{M}{4\pi R^2} \).  Está limitada por 2 superficies esféricas de radios R y R-dR, tenemos por tanto una superficie exterior y una superficie interior que consideramos con el mismo radio R a efectos de cálculos  matemáticos.

      Por lo tanto las esfera huecas de espesor infinitesimal existe como concepto utilizándose  en física y en la realización de integrales. No es una invención mía.

 


Hola, hay algo que se te escapa, tan sencillo y no lo ves, o bien lo ves pero lo quieres ver.

caso infinitesimal
con  \( dM=4\pi R^2 \rho dR \)  el espesor es infinitesimal mayor a cero, y no hay ninguna discontinuidad (te lo mostro Albert) las integrales cierran, la física funciona y todos estamos tranquilos, a nadie le importa medir justo cuando \( r=R \)  pues es casi lo mismo que para cualquier \( r=R+\epsilon \), para cualquier \( \epsilon>0 \) que quieras.




caso no infinitesimal
pero cuando escribes \( \sigma=\frac{M}{4\pi R^2} \) no hay espesor diferencial, el espesor es cero y punto. Pararse en \( r=R \) y decir que la integral da el valor de 1/2 de lo que da inmediatamente por fuera r>R es cierto, la integral esta bien calculada, la función integrada en \( r=R \) tiene una discontinuidad y arroja diversos valores según la tasa de aproximación por ambos lados(te lo advirtio Ivorra), estos se encuentran entre 0 y 1  (te lo demostré yo) cuando las tasas de acercamiento son iguales (implícitas en el desarrollo) como en la propuesta de la página que nos muestras, el resultado cuando calculas en \( r=R \) da la mitad exacta que por fuera... todo cierto , pero físicamente no implica nada porque ese es uno de los resultados entre los infinitos posibles que te dijimos existían, cual elegir? , porque 1/2 es mejor que otros?, en realidad ninguno sirve,pues en ese sentido asumir consecuencias físicas provenientes de una predicción cuando la función es evaluada justo en el punto donde es discontinua adrede, pues el diferencial de fuerza en el punto se hace infinito, es solo un delirio de quien lo tenga.


Si tu quieres seguir afirmando que son dos integrales iguales, o que la situación matemática en los dos ejemplos es la misma , es cosa tuya y ya resulta molesto repetirlo varias veces en el hilo que no es así.
 
Resumiendo la segunda integral es válida mientras no metas los dedos en el enchufe  , ese enchufe dice "nunca \( r=R \) pues allí la función es discontinua", la integral es impropia o las yerbas que le crezcan.


Saludos

Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

30 Abril, 2023, 07:03 pm
Respuesta #68

feriva

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Tendría sentido considerar el cascarón como una esfera imaginaria, como un campo, para después considerar el radio de acción de una masa igual (a la del cascarón) confinada en el centro de dicha esfera fantasma (con un radio mucho más pequeño).

Pero parece que esto que digo no puede coexistir, porque entonces tendríamos las misma fuerza en la esfera hueca imaginaria que en la pequeña central; y las mismas masas actuando pero con radios muy distintos para M.

\( |\dfrac{MmG}{r^{2}}|=|\dfrac{MmG}{R_{2}^{2}}| \); imposible (salvo que se consideren distintas constantes quizá).

...

En la medida que la “r” aumenta, la fuerza disminuye respecto de esa masa central y otra masa que pueda haber en el campo gravitatorio a la distancia r.

Podemos llamar L a la diferencia y hacer

\( r-R=L \)

\( r+R=L+2R \).

Entonces, a partir de la integral, tenemos

\( \dfrac{-MmG}{4Rr^{2}}\intop_{x=L}^{x=L+2R}(1+\dfrac{r^{2}-R^{2}}{x^{2}})dx\Rightarrow \)

\( \dfrac{-MmG}{4Rr^{2}}\intop_{x=L}^{x=L+2R}(1+\dfrac{(L+R)^{2}-R^{2}}{x^{2}})dx\Rightarrow \)

Si se considera hacer L=0=cts, pues entonces sólo queda esto

\( \dfrac{-MmG}{4Rr^{2}}\intop_{x=L}^{x=L+2R}dx= \)

\( \dfrac{-MmG}{2r^{2}} \)

Claro, si L=0, los límites tomados

tex]r-R=L[/tex]

\( r+R=L+2R \)

se quedan en

\( r-R=0 \)

\( r+R=2R \)

y se está considerando “L” como algo constante;: al operar aquí podemos sacar una L fuera de la integral y queda lo mismo:

\( \dfrac{-MmG}{4Rr^{2}}\intop_{x=L}^{x=L+2R}(1+\dfrac{(L+R)^{2}-R^{2}}{x^{2}})dx\Rightarrow \)

\( \dfrac{-MmG}{4Rr^{2}}\intop_{x=L}^{x=L+2R}(1+\dfrac{L^{2}+2RL}{x^{2}})dx\Rightarrow \)

\( \dfrac{-MmG}{4Rr^{2}}(\intop_{x=L}^{x=L+2R}dx+\intop_{x=L}^{x=L+2R}\dfrac{L(L+2R)}{x^{2}}dx)\Rightarrow \)

\( \dfrac{-MmG}{4Rr^{2}}(\intop_{x=L}^{x=L+2R}dx+L\intop_{x=L}^{x=L+2R}\dfrac{L+2R}{x^{2}}\cdot dx)\Rightarrow \)

\( \dfrac{-MmG}{4Rr^{2}}(\intop_{x=L}^{x=L+2R}dx)+0= \)

\( \dfrac{-MmG}{2r^{2}} \).

Pero entonces no varía r tampoco, no varía nada, no tiene sentido como integral.

...

La esfera pequeña en el centro tendrá una gravedad superficial \( \dfrac{MG}{R_{2}^{2}} \); y la fuerza sobre una masa m apoyada en dicha superficie será \( \dfrac{MmG}{R_{2}^{2}} \).

En la medida que se aleje la masa “m” la fuerza disminuirá sin que cambie el valor de \( \dfrac{MG}{R_{2}^{2}} \), lo que cambiara es la fuerza entre M y m.

Así, el objeto de masa “m” a cierta a altura está en un punto perteneciente a una esfera imaginaria concéntrica respecto de la esfera central no imaginaria, y la fuerza respecto de la supreficie ahora es \( \dfrac{MmG}{(r-R_{2})^{2}} \).

Por otra parte también tendremos mi expresión de G para la masa central:

\( G=\dfrac{3}{2\pi(\dfrac{3M}{4\pi R_{2}^{3}})(\dfrac{2R_{2}}{g})} \)

Veamos qué puede pasar con una expresión de G análoga, tomando la densidad superficial y también r-R en vez de R_2 y la misma masa M.

Ambas Ges tienen que tener el mismo valor; entonces:

\( G=\dfrac{3}{2\pi(\dfrac{3M}{4\pi(r-R)^{2}})(\dfrac{r-R}{g_{2}})}=\dfrac{3}{2\pi(\dfrac{3M}{4\pi R_{2}^{3}})(\dfrac{2R_{2}}{g_{1}})} \).

Operando llegamos a ver que

\( 2g_{2}(r-R)=g_{1}R_{2}^{2} \)

de donde

\( \dfrac{2g_{2}(r-R)}{R^{2}}=g_{1}=\dfrac{MG}{R_{2}^{2}} \)

\( \dfrac{g_{2}(r-R)}{R_{2}^{2}}=\dfrac{MG}{2R_{2}^{2}} \)

Pero las unidades no son compatibles a un lado y otro; o sea, que incluso considerando distintas Ges y distintas ges no tiene arreglo; ¿por qué esa falta de “simetría” en G al considerar las densidades?

Lo único que se puede hacer es entenderlo como una abstracción matemática, teórica, donde la esfera exterior es fantasma, no existe en realidad, es el campo o radio de acción, no una esfera de verdad; y así sí existe gravedad dentro de tal "esfera" pues es el campo que genera la pequeña que hay en el centro; no hay pues que preocuparse por lo que pasa más allá.

No pasa nada, sólo que no tiene nada que ver con el campo eléctrico.

De hecho, la web del catedrático que enlazó DCM dice al final:

Citar

Este era el objetivo perseguido, mostrar que la fuerza de gravedad de una esfera hueca es exactamente la misma fuerza que ¡si la masa entera M estuviera concentrada en un punto en el centro de la esfera!. Fisicamente, este es un resultado importante, porque cualquier distribución esférica y simétrica de masa se puede construir como una serie de tales cáscaras. Esto prueba que la fuerza de cualquier distribución de masa simétrica esférica sobre una masa exterior a su radio es la misma que si el total de la masa estuviera concentrado en un punto en el centro de la esfera.


30 Abril, 2023, 11:17 pm
Respuesta #69

DCM

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    Hola Feriva,    ahora te constesto tu penultimo mensaje:

  1) Gracias por indicar la errata del t^2.  Llevas razón que le sobra el cuadrado a la expresión.  La expresión correcta es \( t^2=\frac{2R}{g} \)

   2) Por otro lado, decirte que no te enfades por el calificativo de "ficticio" a este tiempo, sólo he querido indicar que su cálculo  no se realiza en condiciones reales, es decir, es necesario  que la gravedad  se mantenga constante al valor de la gravedad en la superficie de la esfera durante todo el recorrido del móvil que saliera del planeta a la velocidad de escape.  Pero esto no es real  pues en el movimiento del móvil  la gravedad  irá variando progresivamente. No he tratado de decir que esta igualdad sea mentira en absoluto ni quitarle valor tampoco.   A partir de ahora, elimino este calificativo al tiempo anterior.

   3) También decirte que en las esferas huecas de espesor infinitesimal que estoy utilizando su densidad es finita y constante y no hay una disminución  de este parámetro. Si aumentamos el radio debe aumentar la masa de forma que  se mantenga constante.  Entonces para mi no tiene sentido lo que comentas que la densidad tiende a cero y que la gravedad tenga que ser  cero. 
 La gravedad en la superficies de estas esferas huecas de espesor infinitesimal es siempre   \( g_o=2\pi G \sigma  \) y en todo los casos he supuesto que \( \sigma  \)no es cero y con valor finito. 
     En cualquier caso la gravedad nunca será cero como tú  dices mientras exista una \( \sigma \) finita, excepto si la densidad es cero con lo cual ya no hay nada de nada, ni esfera ni nada.

 4)  Luego decirte que aunque la carga y la masa tenga distinta  naturaleza resulta que se rige por la  misma ecuación  sustituyendo las constantes  K por G  y las cargas por las masas. Pero en la integración de funciones  las constantes y la naturaleza  de las magnitudes que aparecen en ella  le da igual. Por ello todo lo  que estoy diciendo es correcto al usarlo en la gravedad. 

5) Por último no entiendo por qué dices que no estoy proponiendo cosas nuevas y que debo apartarme de los cánones oficiales. Feriva  en el tema de la gravedad de estas esferas soy el único que se está apartando de los cánones oficiales y reconstruyendo todo desde la base con una nueva teoría,  consiguiendo que el puzzle maltrecho que se tiene en la teoría oficial  sea consiga quedar perfectamente cuadrado. 
   El problema es que llevamos 300 años con un puzzle inacabado, que no se sabía que estaba así hasta ahora y ahora intentar remover esto es muy difícil.

   Un saludo