Ayuda porfavor
Adriana encontró un cristal precioso. En el laboratorio de mineralogía se determina que el cristal está compuesto por dos iones, los cuales se encuentran a una distancia de 5 μm ( 5 × 10-6 m ), con cargas de 5 μC y -7μC, como se muestra en la figura.
Para conocer a mayor profundidad la estructura del cristal, se requiere realizar lo siguiente:
1.1 Calcula la fuerza eléctrica entre el ion A y el ion B.
1.2. Con base en el resultado obtenido, indica si estos iones se atraen o se repelen, y explica por qué.
1.3. Responde: ¿hacia dónde se va el ion A cuando se relaciona su fuerza con el ion B: a la izquierda o a la derecha?, ¿por qué?
Se coloca determinado elemento P, que hace que los iones se muevan de tal manera que su separación ahora es de 0.14 μm. De este modo, el elemento P queda justo a la mitad, como se muestra en la figura:
2.1 Determina la intensidad del campo eléctrico en el punto medio P originado por las cargas de los iones A y B.
En este caso, tenemos dos cargas, por lo cual se debe utilizar la fórmula:
2.2 Con base en el resultado obtenido, ¿cuál es el sentido del campo eléctrico en el punto P: izquierda o derecha?, ¿por qué?
2.3 Con base en tus resultados anteriores, y suponiendo que los iones A,B y el elemento P generan un campo magnético, realiza el bosquejo del campo que se determinaría con estos elementos.
Respuestas
Datos :
Distancia = 5 * 10 ^-6 m
Cargas =5*10^-6 C y -7*10^-6 C
Necesitamos calcular la fuerza eléctrica de atracción entre A y B.
Fa/b = k *Qa*Qb/R^2
Fa/b = 8.99*10^9 * 5*10^-6* -7*10^-6 /( 5 * 10 ^-6)^2
Fa/b = -12.58*10^9
- Con base a ésto como la fuerza es negativa, podemos decir que las cargas se atraen!
- Para saber con exactitud si A se mueve a la izquierda o a la derecha debemos conocer cual es la ubicación de A y cual la de B, pero podemos asegurar que A siempre va a buscar acercarse a B.
Adriana encontró un cristal precioso, con este realiza varios experimentos en el laboratorio de mineralogía, los cuales generan diferentes dudas, estas se resolverán aplicando la Ley de Coulomb.
- 1.1 La fuerza eléctrica tiene un valor de -1.26x10¹⁰ N.
- 1.2 Las partículas se atraen.
- 1.3 El ion A se mueve hacia la derecha y el ion B hacia la izquierda.
- 2.1 El campo tiene un valor de 5.51x10¹⁸ N/C.
- 2.2 Campo tiene dirección a la derecha.
EXPLICACIÓN PASO A PASO:
RESPUESTA 1.1
Aplicamos la ecuación de Coulomb, tenemos:
F = K·q₁·q₂/d²
Sustituimos los datos, las cargas y la distancia, tenemos:
F = (9x10⁹ N·m²/C²)·(5 μC)·(-7μC)/(5x10⁻⁶ m)²
F = -1.26x10¹⁰ N
La fuerza eléctrica tiene un valor de -1.26x10¹⁰ N.
RESPUESTA 1.2
Las partículas se atraen debido a que la naturaleza de sus cargas es inversa, se observa por el signo negativo de la fuerza.
RESPUESTA 1.3
Depende donde se ponga el eje de referencia, pero si tenemos lo siguiente:
Ion A → ← Ion B
|-----------------------|
Entonces, el ion A se mueve hace la derecha y el ion B se desplaza hacia la izquierda.
RESPUESTA 2.1
El campo magnético debido a las dos cargas se calcula de la siguiente manera:
E = K·(q₁+q₂)/d²
En este caso se suman las cargas porque son opuestas y ambas favorecen al campo, tenemos:
E = (9x10⁹ N·m²/C²)·(5 μC+7μC)/(0.14 μm)²
E = 5.51x10¹⁸ N/C → Campo hacia la derecha.
RESPUESTA 2.2
El campo tiene dirección hacia la derecha, debido a que es positivo. Ambos iones generar un campo en la misma dirección.
RESPUESTA 3.3
Adjunto podemos observar un bosquejo.
