Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

de Duarte Lucia -
Número de respuestas: 7

Hola estimades: 

Estoy asombrada de las cosas que veo en las justificaciones del ejercicio 7 del práctico 4.

Voy a adjuntar acá todas las respuestas y quiero que piensen, y que traten de encontrar lo que es correcto y lo que es mentira, y descubran cuándo se dan argumentos contradictorios. 

Algunos son archivos adjuntos, otros los escribieron directo en mensajes, que copio abajo.

Quienes sientan que tienen que mejorar su argumentación, háganlo. Es muy difícil decir cuánto vale algo que no se calcula y tener razón. La estrategia de dar varias explicaciones alternativas como si todas fueran ciertas es de poca ayuda. Mentir no es aceptable en este curso, equivocarse sí. Pero para equivocarse hay que haber trabajado.

Lucía


Respuestas únicamente redactadas:

1- Envio justificación de la conservación del momento angular del ejercicio 7, práctico 4.

Respecto a la integral en una superficie S en la parte b de este ejercicio, si tomamos dicha superficie como un cilindro con eje igual a los cilindros de radio a y b, vamos a tener tres vectores normales según estemos en la tapa superior S1 (vector normal z), en la supericie cilíndrica (vector normal e_r) y en la tapa inferior (vector normal -z).
Para una corriente I variable, el campo magnético fuera del cilindro mayor (de radio b) es nulo, pero el campo eléctrico va a ser no nulo según el versor phi. Al calcular el tensor de tensiones de Maxwell T vamos a tener valores de las diagonales no nulos al existir dicho campo eléctrico. También vamos a obtener un tensor de densidad de flujo de momento angular electromagnético M haciendo el producto vectorial de T con el vector posición r. Para llegar a que la derivada del momento angular total es cero, se puede ver que al integrar en el cilindro S la cantidad M.n, siendo n las normales de las tres superficies S1, S2 y S3, esto va a dar cero, lo que nos va a asegurar que dicho momento angular total se va a conservar.

2- Para justificar la conservación del momento en el ejercicio 7 práctico 4, planteamos la ley de conservación que vincula la divergencia del tensor densidad de flujo de momento angular electromagnético con la derivada temporal de la densidad de momento angular total.
Utilizando el teorema de la divergencia e integrando en un volumen que tiende a abarcar el infinito, logramos vincular la derivada temporal del momento angular total con el flujo del tensor M en una superficie infinita. Aunque no se menciona, los campos magnético y eléctrico hallados para cada cilindro girando tienen sentido dentro de la región efectiva de los solenoides, en el infinito no tienen efecto, teniendo en cuenta esto y la relación tensor M con T, concluimos que el flujo de M para la superficie infinita es cero, por lo que la derivada temporal del momento es nula, el momento total se conserva.


En respuesta a Duarte Lucia

Re: Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

de Duarte Lucia -
Si quieren responder con nuevas explicaciones, mándenlas acá para que se abra la discusión, a ver si aprendemos honestamente.
Nos vemos mañana!
En respuesta a Duarte Lucia

Re: Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

de CABRERA SANTIAGO -
A modo de insumo les dejo una parte esquemática de cómo se espera encaren estos ejercicios. 
Está todo muy resumido y claramente faltan partes... pero pueden inspirarse en esto para hacer una justificación completa.

En respuesta a CABRERA SANTIAGO

Re: Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

de SIGALES NICOLAS -

Buenas,

Entiendo lo que subieron y en lo personal logré detectar un error clarísimo que cometí escribiendo la relación de los momentos angulares con el torque externo.

Igualmente, me queda una duda puntual (desde el desconocimiento):

Si consideramos una superficie cerrada lo suficientemente grande que encierra todo el sistema, y sabemos (por leyes como Gauss y Ampère) que fuera de esa superficie los campos E y B son nulos en todas sus componentes —suponiendo que ya demostramos eso rigurosamente—, entonces el tensor de tensiones de Maxwell también debería ser nulo en toda esa superficie, ya que depende únicamente de los campos.

En ese caso, ¿no se sigue directamente que el flujo del tensor M sobre la superficie también es cero?

Lo pregunto porque me da la impresión de que, una vez demostrada la anulación de los campos, insistir en revisar componente por componente del tensor M sobre la superficie cerrada suena algo redundante. En consecuencia, si el tensor T es cero en toda la frontera, el flujo de M se anula automáticamente, sin necesidad de evaluar cada componente individualmente.

¿No sería entonces razonable justificar la conservación del momento angular total a partir de esa conclusión? ¿Dónde estaría el riesgo de aplicar este argumento directamente?

En respuesta a SIGALES NICOLAS

Re: Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

de CABRERA SANTIAGO -
Hola Nicolás,

¿Leíste mi adjunto? Ahí podemos ver que, incluso con el campo magnético nulo y el eléctrico tendiendo a 0, el flujo de M no es automáticamente 0... de hecho es bastante sutil que integre a 0. Si fuera el caso como decís, de hecho, ¡¡¡¡no existiría la radiación!!!!

Es importante ver que tan rápido decaen los campos para usar argumentos de ese tipo. No es lo mismo que decaiga lineal o cuadráticamente con la distancia.

De yapa, lo de encerrar todo el sistema acá es polémico. No es que consideremos que esté mal que lo hayan hecho, pero merece un comentario. Para hallar los campos que usan, suponen sistema infinitamente largo. ¿Cómo encerrás algo infinito?

Si hubieses tenido que tanto E como B son idénticamente nulos fuera (en alguna aproximación) o que decaen MUY rápidamente (no es el caso), un argumento como el que diste podría funcionar.

Espero haber ayudado a aclarar.

Saludos
En respuesta a CABRERA SANTIAGO

Re: Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

de SIGALES NICOLAS -
Bien, entiendo

Entonces en este tipo de sistemas, si queremos ver o argumentar que el momento angular total se conserva, debemos siempre calcular el flujo del tensor M en la superficie (en este caso cilindro). Ya que, no necesariamente debe ser cero porque los campos decaigan (debido a lo que me comentas).

Agradezco si me dicen si entendí bien ahora porque creo que tanto en tu adjunto como en esto que me decís quieren decir eso. Pero debido a que antes también creí haber entendido, me gustaría aclararlo.

Saludos
En respuesta a SIGALES NICOLAS

Re: Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

de Duarte Lucia -
Hola.
Me había olvidado de contestar acá en el foro. ''Siempre'' tenemos que verificar que SE CUMPLAN las condiciones en las que las cosas son válidas: las hipótesis de nuestro razonamiento. Cuando para que se cumpla cierta cosa, se tiene que anular (VALER CERO) algo, hay que CALCULARLO, y verificar que sea cierto.
La física es una ciencia experimental cuyas afirmaciones se expresan en forma de relaciones entre cantidades físicas que se pueden medir y también calcular a partir de predicciones teóricas (LAS ECUACIONES QUE LLAMAMOS LEYES). Así que las afirmaciones en física, siempre son CALCULABLES. Y más en los ejercicios de física de un curso de grado de TEM :) y queremos que aprendan a demostrar sus afirmaciones y a hacer predicciones haciendo cálculos, porque la T es de Teoría... Disfruten!!
En respuesta a CABRERA SANTIAGO

Re: Conservación del momento angular: distinguir argumentos y mentiras

de Silva Agustina -
Hola,
estoy intentando hacer el ejercicio pero no entiendo algunas cosas. Pusiste que phi es perpendicular al campo eléctrico ¿por qué? Porque lo que entiendo la parte del campo que va en r en r>b se anula porque la carga neta afuera del cilindro es cero y solo queda el campo inducido que va en phi, ¿no sería paralelo? Tampoco entiendo cómo a partir de eso se encuentra que T.phi tiene esa forma. Y al final, que decís que nada depende de phi y mostraste que la integral en la tapa da 0, ¿quisiste poner en el lateral? ¿por qué nada depende de phi si el campo inducido va en phi?
Estuve buscando en la bibliografía algún ejemplo para poder entender mejor y no he encontrado casi nada
Saludos y gracias!