Una fuente puntual es una fuente localizada única e identificable de algo. Una fuente puntual tiene una extensión insignificante, lo que la distingue de otras geometrías de fuente. Las fuentes se denominan fuentes puntuales porque, en el modelado matemático , estas fuentes generalmente se pueden aproximar como un punto matemático para simplificar el análisis.
La fuente real no necesita ser físicamente pequeña, si su tamaño es insignificante en relación con otras escalas de longitud en el problema. Por ejemplo, en astronomía , las estrellas se tratan rutinariamente como fuentes puntuales, aunque en realidad sean mucho más grandes que la Tierra .
En tres dimensiones , la densidad de algo que sale de una fuente puntual disminuye en proporción al cuadrado inverso de la distancia desde la fuente, si la distribución es isótropa y no hay absorción ni otra pérdida.
En matemáticas, una fuente puntual es una singularidad de la que emana un flujo . Aunque singularidades como esta no existen en el universo observable, las fuentes puntuales matemáticas se utilizan a menudo como aproximaciones a la realidad en física y otros campos.
En general, una fuente de luz puede considerarse una fuente puntual si la resolución del instrumento de obtención de imágenes es demasiado baja para resolver el tamaño aparente de la fuente. Existen dos tipos y fuentes de luz: una fuente puntual y una fuente extendida.
Matemáticamente, un objeto puede considerarse una fuente puntual si su tamaño angular , , es mucho menor que el poder de resolución del telescopio: , donde es la longitud de onda de la luz y es el diámetro del telescopio.
Ejemplos:
Las fuentes de ondas de radio que son más pequeñas que una longitud de onda de radio también se consideran generalmente fuentes puntuales. Las emisiones de radio generadas por un circuito eléctrico fijo suelen estar polarizadas , lo que produce una radiación anisotrópica . Sin embargo, si el medio de propagación no tiene pérdidas, la potencia radiante de las ondas de radio a una distancia determinada seguirá variando como el inverso del cuadrado de la distancia si el ángulo permanece constante con respecto a la polarización de la fuente.
Las fuentes de rayos gamma y rayos X pueden considerarse fuentes puntuales si son lo suficientemente pequeñas. La contaminación radiológica y las fuentes nucleares suelen ser fuentes puntuales. Esto tiene importancia en la física sanitaria y la protección radiológica .
Ejemplos:
El sonido es una onda de presión oscilante . A medida que la presión oscila hacia arriba y hacia abajo, una fuente puntual de audio actúa a su vez como una fuente puntual de fluido y luego como un sumidero puntual de fluido. (Este objeto no existe físicamente, pero suele ser un buen modelo simplificado para los cálculos).
Ejemplos:
Un altavoz coaxial está diseñado para funcionar como una fuente puntual para permitir un campo de escucha más amplio.
Las fuentes puntuales se utilizan como medio para calibrar instrumentos de radiación ionizante . Suelen ser cápsulas selladas y se utilizan con mayor frecuencia para instrumentos de medición de rayos gamma, rayos X y beta.
En el vacío , el calor se escapa en forma de radiación de forma isotrópica. Si la fuente permanece estacionaria en un fluido compresible como el aire , se pueden formar patrones de flujo alrededor de la fuente debido a la convección , lo que genera un patrón anisotrópico de pérdida de calor. La forma más común de anisotropía es la formación de una columna térmica por encima de la fuente de calor. Ejemplos:
Las fuentes puntuales de fluidos se utilizan comúnmente en dinámica de fluidos y aerodinámica . Una fuente puntual de fluido es lo inverso de un sumidero puntual de fluido (un punto donde se elimina el fluido). Mientras que los sumideros de fluidos muestran un comportamiento complejo y rápidamente cambiante, como el que se observa en los vórtices (por ejemplo, el agua que cae en un desagüe o los tornados generados en puntos donde el aire está subiendo), las fuentes de fluidos generalmente producen patrones de flujo simples, con fuentes puntuales isotrópicas estacionarias que generan una esfera en expansión de nuevo fluido. Si el fluido está en movimiento (como el viento en el aire o las corrientes en el agua), se genera una columna desde la fuente puntual.
Ejemplos:
En los estudios de contaminación a gran escala, las fuentes de diversos tipos de contaminación suelen considerarse fuentes puntuales. [1]
