Question

1. Un átomo de hidrógeno tiene estas características:
Partícula Carga (coulomb) Masa (kg)
Electrón (e) -1.6021917 × 10-19 9.1095 × 10-31
Protón (p) -1.6021917 × 10-19 1.67261 × 10-27
Neutrón (n) 0 1.67492 × 10-27

2. Además, en un átomo de hidrógeno, el electrón y el protón tienen en promedio una misma separación de 5.3 × 10-11 m.

A partir de lo anterior, encuentra la magnitud de la fuerza eléctrica, considerando
F = k q1 . q2 / r2


1.2. ¿Cuál es la separación de dos cargas de -4 μC si la fuerza de repulsión entre ellas es de 200 N? Deberás despejar r para calcular la distancia, obteniendo:

r = ( k [ q1 ] [q2] ) 1/2
_____________
F
3. Determina la distancia a la que se encuentran un par de cuerpos cuyas cargas puntuales son de -9 μC y si su energía potencial eléctrica es de -9 Joules. Recuerda utilizar:
EP = k Q . q
_____
r

Answer 1

SOLUCION :

 1) Electrón :

    carga e =   - 1.6021917*10-19 C     masa e = 9.1095*10-31 Kg

    carga p =      1.6021917*10-19  C    masa p = 1.67261*10 -27 Kg

    carga n  =           0     C                  masa n= 1.67492 *10-27 Kg

  2) r = 5.3*10-11 m

     F =?

     F = K*q1*q2/r2

 F = 9*109 N*m2/c2 * 1.6021917*10-19C * 1.6021917*10-19 C / ( 5.3*10-11m)²

  F = 8.22*10-8 New.

   1.2 )  r = ( k*q1*q2/F)^1/2

            r = ( 9*109 N*m2/C2* 4*10-6 C * 4*10-6C / 200N )^(1/2 )

          r = 0.02683 m .

   3)  Q= -9μC   q = -9μC

        Ep = - 9 Joules .

              Ep = K*Q*q/r

              r = K*Q*q/Ep  = 9*109 N*m2/C2 * -9*10-6 C * 9*10-6 C / -9 Joules .

          r = 0.081 m

       

Answer 2

Resolviendo todos los problemas asociados con las fuerzas eléctricas tenemos:

1. La fuerza eléctrica entre el protón y electrón, en el átomo de hidrógeno, es de 8.22x10⁻⁸ N.
2. La distancia entre las cargas de -4 μC es igual a 2.68 mm.
3. La distancia entre las cargas de -9 μC es igual a 81 mm.

Definición fuerza eléctrica

La fuerza eléctrica es aquella que se produce debido a cargas eléctricas, las mismas se puede calcular a partir de la ley de Coulomb.

Resolución

Problema #1

Aplicando la ley de Coulomb se puede calcular la fuerza eléctrica entre el protón y electrón en un átomo de hidrógeno:

F = K·q₁·q₂/d²

F = (9x10⁹ N·m²/C²)·(-1.602x10⁻¹⁹ C)·(1.60x10⁻¹⁹ C) / (5.3x10⁻¹¹ m)²

F = -8.22x10⁻⁸ N

Por tanto, la fuerza eléctrica entre un electrón y protón en el hidrógeno es de 8.22x10⁻⁸ N.

Problema #2

Aplicando la ley de Coulomb es posible encontrar la separación entre las cargas eléctricas:

F = K·q₁·q₂/d²

200 N = (9x10⁹ N·m²/C²)·(-4x10⁻⁶ C)·(-4x10⁻⁶ C) / d²

d² = (9x10⁹ N·m²/C²)·(-4x10⁻⁶ C)·(-4x10⁻⁶ C) / 200 N

d² = 7.2x10⁻⁴ m²

d = √( 7.2x10⁻⁴ m²)

d = 0.0268 m

d = 2.68 mm

La distancia entre las cargas es de 2.68 mm.

Problema #3

Usando la ecuación de energía potencial se procede a buscar la distancia entre cada carga:

Ep = K·Q·q/d

9 J = (9x10⁹ N·m²/C²)·(-9x10⁻⁶ C)·(-9x10⁻⁶ C) / d

d = (9x10⁹ N·m²/C²)·(-9x10⁻⁶ C)·(-9x10⁻⁶ C) /  9J

d = 0.081 m

d = 81 mm

Por tanto, la distancia que separa las cargas es de 81 mm.

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