Partícula de prova

En física teòrica, una partícula de prova és un model idealizado d'un objecte les propietats físiques del qual (generalment massa, càrrega, o volum) es consideren insignificants a excepció de la propietat en la qual s'està estudiant, sense alterar el comportament del restant del sistema. El concepte d'una partícula de prova per lo general simplifica problemes, i pot donar una bona aproximació del fenomen físic. Ademés del seu us per a la simplificació de la dinàmica d'un sistema en llímits particulars, també s'usa com un diagnòstic d'una simulació per computadora d'un procés físic determinat.

Gravetat clàssica

El cas més fàcil per a l'aplicació d'una partícula de prova es basa en la gravetat newtoniana. L'expressió general que definix la força gravitacional entre dos masses $m_1$ i $m_2$ és:

A on ${𝐫}_1$ i ${𝐫}_2$ representen les posicions de cada una de les dos partícules en l'espai. Per a la solució general a esta equació, a on abdós masses rotan al voltant de la seua centre de massa, es té:

En el cas a on una de les masses és més gran que l'atra ($m_1>>m_2$), es pot assumir que la massa més chicoteta es mou com una partícula de prova en un camp gravitacional generat per la massa més gran, la qual no posseïx acceleració. Definint el camp gravitacional com:

a on $r$ està definida com la distància entre dos objectius, les equacions de moviment de la massa més chicoteta es reduïx a

i ademés solament conté una variable, d'esta manera la solució pot calcular-se molt més fàcil. Este método dona una molt bona aproximació a molts problemes pràctics, com les òrbites dels satèlits, la massa dels quals és relativament més chicoteta comparada a la de la terra.

Electrodinàmica

En simulacions en camps electromagnètics, les característiques més importants d'una partícula de prova és la seua càrrega elèctrica i la seua massa. En esta situació freqüentment és denominada càrrega de prova.