Problemas de electrostática
1- Dos cargas eléctricas puntuales q1 = 5X10-3 C y q2 = - 8X10-5 C se encuentran a una distancia de 3 m. Indicar si se atraen o se repelen y con que fuerza lo hacen.
2- Dos cargas eléctricas puntuales iguales de 4,5 X 10-6 C están colocadas a 25 cm de distancia. Indicar si se atraen o se repelen y con que fuerza lo hacen.
3- Dos cargas eléctricas puntuales q1 = -7 X10-4 C y q2 = -1,2 X10-5 C se encuentran a 60 cm de distancia. Indicar si se atraen o se repelen y con que fuerza lo hacen.
4- Una carga eléctrica puntual de q1=2 X10-6 C atrae a otra desconocida que se encuentra a 0,6 m de ella con una fuerza de 250 N. Calcular el valor y signo de la segunda carga.
5- Tres cargas eléctricas iguales de 4 X10-5 C. se encuentran en los vértices de un triángulo equilátero de 30 cm de lado. Hallar la fuerza con que cada una repele a otra. Luego hallar la fuerza resultante sobre una de las cargas. (aplicar el método del paralelogramo)
Respuestas
De los problemas de electrostática: 1- F₁ = 400 N Atracción 2- F₂ = 291, 60 N Rechazo 3- F₃ = 21 000 N Rechazo 4- q₂ = -50x10⁻⁴ C 5- F₁₂ = F₂₃ = F₁₃ = 16 000 N y demás Fr = 27 712,81 N.
Según la Ley de Coulomb la fuerza con la que atraen o repelen dos cargas puntuales es proporcional al producto del valor de esas cargas dividido entre el cuadrado de las distancia que las separa. Asímismo, cargas de igual signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen. De manera matématica esta ley se expresa como:
F = K(q₁)(q₂) / (d)² ; K = 9x10⁹ N. C²/m²
Con esto en mente, solo sustituimos los valores que nos da el problema y obtenemos
F₁ = 400 N Atracción
F₂ = 291, 60 N Rechazo
F₃ = 21 000 N Rechazo
Aplicamos de nuevo Ley de Coulomb q₂ = (F)(d)² /(K)(q₁). Sustituimos los valores que nos da el problema y obtenemos:
q₂ = -50x10⁻⁴ C (Debe ser negativa para que se atraigan)
En relación a las cargas sobre los vértices de un tríangulo equilátero, aplicamos de nuevo Ley de Coulomb y obtenemos
F₁₂ = F₂₃ = F₁₃ = 16 000 N
La fuerza resultante Fr, aplicando Método del Paralelogramo y Teorema del seno nos da:
Fr = (Sen120°/Sen30°)(F₂₃)
Fr = 27 712,81 N