Mapa de potencial gravitatorio v1.0

Laboratorio de Física · 2.º de Bachillerato · Pozos de potencial y superposición

Guía didáctica · Explora el potencial gravitatorio

Una secuencia de experimentos para aprender con el mapa 2D y el relieve 3D

  1. Comienza con una sola masa.

    Elimina una de las dos masas iniciales y deja la otra en una zona despejada. No cambies todavía su valor.

  2. Interpreta el mapa 2D.

    Observa los colores y la leyenda. Acerca la sonda a la masa y aléjala. ¿Cómo cambia el valor numérico de V? Comprueba que cerca de la masa el potencial es más negativo. Los colores codifican esos valores, pero no son distancias ni alturas reales.

  3. Convierte el mapa en un relieve 3D.

    Selecciona «Relieve 3D», gira la cámara y observa el pozo de potencial alrededor de la masa. La profundidad está amplificada para que resulte visible: es una metáfora gráfica del potencial, no un agujero real en el espacio.

  4. Activa el experimento A → B.

    Vuelve a «Mapa de colores 2D» y marca «Mostrar puntos A, B y trayectoria». Arrastra A y B hasta dos regiones de colores diferentes. Mantén inicialmente la masa testigo en 1000 kg.

  5. Calcula e interpreta el trabajo.

    Lee VA, VB, Ep,A y Ep,B. Comprueba que ΔEp = m(VB − VA) y que el trabajo de la gravedad es Wg = −ΔEp. ¿Es positivo o negativo al ir hacia menor potencial?

  6. Comprueba la independencia del camino.

    Pulsa «Otra trayectoria» varias veces sin mover A ni B. ¿Cambian el trabajo y las energías de los extremos? Explica por qué la gravedad es una fuerza conservativa.

  7. Invierte el recorrido.

    Pulsa «Invertir A y B». Comprueba que ahora se recorre la misma curva en sentido contrario y que el trabajo cambia de signo. Relaciona el resultado con la variación de energía potencial.

  8. Modifica la masa testigo.

    Sin mover A ni B, aumenta el valor del deslizador. ¿Cambian los potenciales gravitatorios de A y B? ¿Qué ocurre con las energías potenciales y con el trabajo? Distingue el potencial V (J/kg) de la energía Ep = mV (J).

  9. Aumenta la complejidad.

    Añade una segunda masa, después una tercera y, finalmente, una cuarta. Repite la exploración 2D/3D y el experimento A → B. Busca regiones donde el potencial disminuya y compara cómo se combinan los pozos.

Ideas clave para el debate

Si VB es menor que VA, entonces Wg es positivo para una masa testigo positiva: el campo realiza trabajo neto favorable al desplazamiento. En general, el trabajo elemental es dW = F · dr = F dr cos θ; es positivo cuando el ángulo entre fuerza y desplazamiento es agudo, nulo cuando es recto y negativo cuando es obtuso. En una trayectoria curva el ángulo puede variar de un tramo a otro: el signo del trabajo total depende únicamente de los extremos.

Un trabajo total positivo no significa que cada tramo del camino sea espontáneo. La energía potencial disminuye globalmente, pero un recorrido impuesto puede incluir zonas que requieren una fuerza externa. Para un traslado cuasiestático sin variación de energía cinética, el trabajo del agente externo es −Wg.
Arrastra las masas y mueve el cursor para explorar el potencial.
Mueve el cursor sobre el mapa para medir V y |g|.
V (J/kg)
Más negativoMenos negativo
Colores violeta oscuro: pozos profundos (V más negativo). Amarillo claro: V más próximo a cero. La altura de la vista 3D es una representación amplificada y recortada de V, no una deformación física del espacio.