Movimiento bajo una fuerza central y una perturbación

Actividades

En el panel izquierdo del applet, están situados dos conjuntos de botones de radio correspondientes al grupo titulado Fuerza, y al grupo titulado Perturbación, para poder ensayar todas las combinaciones posibles: una fuerza atractiva o repulsiva combinada con una perturbación atractiva, repulsiva o nula.

En el control de edición titulado Excentricidad se introducirá un número decimal, mayor que la unidad si la fuerza es repulsiva, y mayor que cero y menor que uno, si la fuerza es atractiva.

Con el control de edición titulado Perturbación hay que tener más cuidado, ya que nos exige introducir un número decimal o una fracción irreductible dependiendo del caso. La etiqueta de dicho control cambia según la selección efectuada en los dos grupos de botones de radio.

Pulsando en el botón titulado Gráfica se representa la trayectoria.

Proporcionamos ejemplos de cada uno de los casos que se pueden producir

  1. Fuerza repulsiva (a>0), la energía E es positiva y el parámetro e>1. Ejemplo e=2
  • Perturbación repulsiva (b>0) por lo que (k>1). La trayectoria es abierta. Ejemplo k=1.1
  • Perturbación atractiva (b<0), por lo que (0<k<1). La partícula se mueve hacia el origen en una trayectoria en forma de espiral, para retornar de nuevo al infinito haciendo otra espiral. Ejemplo k=0.05
  1. Fuerza atractiva (a<0), la energía E puede ser positiva, negativa o nula.
  • Si la energía E es positiva (E>0) el parámetro e>1, la trayectoria es abierta, y los casos son análogos al de una fuerza repulsiva. Ejemplo e=2

Si la perturbación es repulsiva, (b<0), son posibles varias trayectorias que pueden incidir sobre el origen, el numerador m del número racional que expresa k=m/n indica el número de tales trayectorias. Ejemplo k=4/1

Si la perturbación atractiva, (b<0), se obtienen trayectorias similares a la de la fuerza repulsiva, la partícula se mueve hacia el origen en forma de espiral. Aquí se puede introducir un número decimal o una fracción en el control de edición titulado Perturbación  Ejemplo k=0.2, k=1/2.

  • Si la energía total E es negativa (E<0) entonces el parámetro e<1, la trayectoria está limitada y se presentan los casos más interesantes. Ejemplo e=0.5

Cuando k se expresa como un número racional k=m/n el numerador m indica la simetría y el denominador n el número de vueltas que el radio vector da alrededor del origen. La órbita es cerrada siempre que k sea un número racional. Ejemplos k=6/1, k=7/6, k=1/3. Se introducirá siempre una fracción en el control de edición titulado Perturbación.