Ponto de origem - Point source
Uma fonte pontual é uma única fonte localizada identificável de algo. Uma fonte pontual tem extensão insignificante, distinguindo-a de outras geometrias de fonte. As fontes são chamadas de fontes pontuais porque, na modelagem matemática, essas fontes geralmente podem ser aproximadas como um ponto matemático para simplificar a análise.
A fonte real não precisa ser fisicamente pequena, se seu tamanho for insignificante em relação a outras escalas de comprimento no problema. Por exemplo, em astronomia , as estrelas são rotineiramente tratadas como fontes pontuais, embora na verdade sejam muito maiores do que a Terra .
Em três dimensões , a densidade de algo que sai de uma fonte pontual diminui na proporção do inverso do quadrado da distância da fonte, se a distribuição for isotrópica e não houver absorção ou outra perda.
Matemática
Em matemática, uma fonte pontual é uma singularidade da qual um fluxo ou fluxo emana. Embora singularidades como essa não existam no universo observável, as fontes pontuais matemáticas são freqüentemente usadas como aproximações da realidade na física e em outros campos.
Radiação eletromagnética visível (luz)
Geralmente, uma fonte de luz pode ser considerada uma fonte pontual se a resolução do instrumento de imagem for muito baixa para determinar o tamanho aparente da fonte. Existem dois tipos e fontes de luz: uma fonte pontual e uma fonte estendida.
Matematicamente um objecto pode ser considerado um ponto de fonte, se o seu tamanho angular , , é muito menor do que o poder de resolução do telescópio: , onde é o comprimento de onda de luz e é o diâmetro telescópio.
Exemplos:
- Luz de uma estrela distante vista através de um pequeno telescópio
- Luz passando por um orifício ou outra pequena abertura , vista de uma distância muito maior do que o tamanho do buraco
- Luz de uma luz de rua em um estudo em grande escala de poluição luminosa ou iluminação de rua
Outra radiação eletromagnética
As fontes de ondas de rádio menores do que um comprimento de onda de rádio também são geralmente tratadas como fontes pontuais. As emissões de rádio geradas por um circuito elétrico fixo são geralmente polarizadas , produzindo radiação anisotrópica . Se o meio de propagação não tiver perdas, entretanto, a potência radiante nas ondas de rádio a uma determinada distância ainda variará como o quadrado inverso da distância se o ângulo permanecer constante para a polarização da fonte.
As fontes de raios gama e raios-X podem ser tratadas como uma fonte pontual se forem suficientemente pequenas. A contaminação radiológica e as fontes nucleares são frequentemente fontes pontuais. Isso tem importância na física da saúde e na proteção contra radiação .
Exemplos:
- As antenas de rádio costumam ser menores do que um comprimento de onda, embora tenham muitos metros de largura
- Pulsares são tratados como fontes pontuais quando observados usando radiotelescópios
- Na física nuclear, um "ponto quente" é uma fonte pontual de radiação
Som
O som é uma onda de pressão oscilante . À medida que a pressão oscila para cima e para baixo, uma fonte de ponto de áudio atua por sua vez como uma fonte de ponto de fluido e, em seguida, um dissipador de ponto de fluido. (Esse objeto não existe fisicamente, mas muitas vezes é um bom modelo simplificado para cálculos.)
Exemplos:
- Vibração sísmica de um experimento sísmico localizado em busca de petróleo
- Poluição sonora de um motor a jato em um estudo em larga escala da poluição sonora
- Um alto - falante pode ser considerado uma fonte pontual em um estudo da acústica dos anúncios de aeroporto
Um alto - falante coaxial é projetado para funcionar como uma fonte pontual para permitir um campo mais amplo de audição.
Radiação ionizante
Fontes pontuais são usadas como um meio de calibração de instrumentos de radiação ionizante. Eles são geralmente uma cápsula selada e são mais comumente usados para instrumentos de medição gama, raio-x e beta.
Aquecer
No vácuo , o calor escapa como radiação isotropicamente. Se a fonte permanecer estacionária em um fluido compressível , como o ar , padrões de fluxo podem se formar em torno da fonte devido à convecção , levando a um padrão anisotrópico de perda de calor. A forma mais comum de anisotropia é a formação de uma pluma térmica acima da fonte de calor. Exemplos:
- Hotspots geológicos na superfície da Terra que se encontram no topo das plumas térmicas que se erguem das profundezas da Terra
- Plumas de calor estudadas no rastreamento da poluição térmica .
Fluido
Fontes pontuais de fluidos são comumente usadas em dinâmica de fluidos e aerodinâmica . Uma fonte pontual de fluido é o inverso de uma afundamento pontual de fluido (um ponto onde o fluido é removido). Considerando que os sumidouros de fluido exibem um comportamento complexo de mudança rápida, como é visto em vórtices (por exemplo, água correndo em um buraco ou tornados gerados em pontos onde o ar está subindo), as fontes de fluido geralmente produzem padrões de fluxo simples, com fontes de ponto isotrópico estacionário gerando um esfera em expansão de novo fluido. Se o fluido estiver em movimento (como vento no ar ou correntes na água), uma nuvem é gerada a partir da fonte pontual.
Exemplos:
- Poluição do ar de uma chaminé de gás de combustão de usina em uma análise em grande escala da poluição do ar
- Poluição da água de uma saída de descarga de águas residuais de refinaria de petróleo em uma análise em grande escala da poluição da água
- Gás escapando de um tubo pressurizado em um laboratório
- A fumaça é frequentemente liberada de fontes pontuais em um túnel de vento para criar uma nuvem de fumaça que destaca o fluxo do vento sobre um objeto
- A fumaça de um incêndio químico localizado pode ser soprada pelo vento para formar uma nuvem de poluição
Poluição
Fontes de vários tipos de poluição são frequentemente consideradas como fontes pontuais em estudos de poluição em grande escala.