Cálculo de fuerzas electrostáticas entre objetos volumétricos regulares mediante integración Montecarlo
Resumen
En este trabajo presentamos un estudio numérico de la fuerza electrostática entre pares de cuerpos con carga eléctrica uniforme, de volumen y forma regular, específicamente cono circular, cilindro circular y esfera, con orientaciones arbitrarias. Con el fin de optimizar el cálculo numérico, implementamos un modelo de integración Montecarlo para estimar la fuerza entre distribuciones continuas de carga y la comparamos con el modelo de cargas puntuales situadas en los centroides. El diseño experimental varía la distancia entre los centroides en un rango amplio (0 a 10 m) y la razón de volúmenes (0.25 a 10), contemplando la carga total igual . Reportamos el módulo de la fuerza, la razón de la fuerza a la fuerza puntual, el error porcentual del ángulo entre las fuerzas y el error vectorial relativo frente a la referencia de cargas puntuales. Se discuten los resultados para 4 parejas de objetos, esfera-esfera, esfera-cilindro, esfera-cono y cilindro-cono. Se obtienen errores vectoriales relativos cercanos al 10% para distancias cercanas, en pares de objetos que contienen al cilindro y al cono. La pareja esfera-esfera reporta resultados prácticamentedénticos comparados con el caso de cargas puntuales. Se discuten los resultados mediante un enfoque multipolar.
Citas
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