Question

Actividad integradora Fuerza y cargas eléctricas Para realizar esta actividad, es necesario leer y comprender el tema Electroestática de la unidad 2, así como realizar los ejercicios que se presentan en el desarrollo del tema, ya que ahí encontrarás los referentes teóricos que, en conjunto con el análisis del problema, te permitirán aplicar lo aprendido. ¿Qué producto entregarás? Un documento donde presentes las acciones o respuestas a cada una de las preguntas planteadas. Puedes realizar tu actividad “a mano”, escanearla y subirla a la plataforma. ¿Qué hacer? Comienza por leer esta introducción Los iones, positivos y negativos, existen normalmente en el aire que respiramos; es una electricidad presente en la atmósfera de la tierra, con variaciones locales a veces muy pronunciadas. Los iones positivos se forman por la acción de los rayos ultravioletas del sol y por los rayos cósmicos, mientras que los iones negativos se forman por las descargas eléctricas de los rayos y por emisión de la radioactividad natural de la tierra. (Toda la tierra es un poco radioactiva). Una fuente natural de iones negativos consiste en la pulverización del agua durante las lluvias fuertes, en las cascadas, y en el flujo y reflujo del mar cuando está muy agitado. Refiriéndonos a zonas concretas del planeta, existen factores que alteran drásticamente la proporción de iones de un signo o de otro. Hay vientos perfectamente localizados que traen en sus zonas de influencia una elevada proporción de iones positivos, con el consiguiente malestar que ello provoca. También existen pequeñas zonas donde la ionización negativa es especialmente buena, lo que genera un mejor ambiente atmosférico. También podemos generar iones negativos mediante los ionizadores, produciendo la misma sensación de bienestar. Tomado de: http://www.tecnozono.com/iones.htm Los iones (moléculas cargadas eléctricamente) son los responsables de formar la materia por medio de fuerzas eléctricas de atracción y repulsión entre ellas. 1. Lee con atención la siguiente situación: Tres iones se encuentran en el espacio según la figura mostrada: Los iones tienen las siguientes cargas eléctricas: Ion1: 4mC (miliCoulomb) Ion2: -3mC Ion3: 5mC En cierto instante la distancia entre el ión1 y el 2 es de 1μm (1x10-6 m) y la distancia entre el ion 2 y el 3 es de 2μm (1x10-6 m). 2. Calcula la fuerza entre los iones 1 y 3 Recuerda que lo que nos permite medir la fuerza entre los iones 1 y 3 es la fórmula de la ley de Coulomb Te recomendamos: - Revisar el ejemplo del tema 1 de la unidad 2 de este módulo, así como el video que se encuentra en la siguiente dirección: https://www.youtube.com/watch?v=qpQkmsXu1Eo - Anotar los valores de cada elemento de la fórmula. - Sustituir los valores. 2.1 Realiza las operaciones necesarias para conocer cuál es la fuerza entre el ion 1 y el ion 3 y anota el resultado. 2.2 Con base en el resultado obtenido indica si estos iones se atraen o se repelen y explica por qué. 3. Ahora, calcula la fuerza entre los iones 2 y 3. 3.1 Realiza las operaciones necesarias para conocer cuál es la fuerza entre el ion 2 y el ion 3 y anota el resultado. 3.2 Con base en el resultado obtenido indica si estos iones se atraen o se repelen y explica por qué. 4. Responde los siguientes cuestionamientos considerando las atracciones y repulsiones que sufre el ion 3, así como los valores de dichas fuerzas. 4.1 ¿Hacia dónde se va el ion 3 cuando se relaciona su fuerza con el ion 1, izquierda o derecha? Toma como referencia la figura donde se representan los iones y recuerda que la carga de ambos es positiva. 4.2 ¿Hacia dónde se va el ion 3 cuando se relaciona su fuerza con el ion 2, izquierda o derecha? Recuerda tomar como referencia la figura donde se representan los iones y no olvides que la carga del ion 2 es negativa y la del ion 3 es positiva.

Answer 1

1. Lee con atención la siguiente situación: Tres iones se encuentran en el espacio según la figura mostrada: Los iones tienen las siguientes cargas eléctricas: 

Ion1: 4mC (miliCoulomb) 
Ion2: -3mC 
Ion3: 5mC 

En cierto instante la distancia entre el ión 1 y 2 es de 1μm (1x10-6 m) y la distancia entre el ion 2 y 3 es de 2μm (1x10-6 m). 

Supondré que la gráfica es: 

--------------------------------
(1)             (2)              (3)

2. Calcula la fuerza entre los iones 1 y 3 
La fórmula que utilizaremos es la siguiente:
           $\boxed{F_{xy}=9\times 10^9\cdot \dfrac{q_x\times q_y}{d_{xy}^2}}$

2.1 Realiza las operaciones necesarias para conocer cuál es la fuerza entre el ion 1 y el ion 3 y anota el resultado. 

       $F_{1,3}=9\times 10^9\cdot \dfrac{q_1\times q_3}{d_{1,3}^2}\\ \\ F_{1,3}=9\times 10^9\cdot \dfrac{4\cdot 10^{-3}\times 5\cdot 10^{-3}}{(3\cdot 10^{-6})^2 }\\ \\ \boxed{F_{1,3}=2\times 10^{16}\text{ N} } \\ \\.$


2.2 Con base en el resultado obtenido indica si estos iones se atraen o se repelen y explica por qué. 

R: los iones 1 y 3 tienen cargas positivas y por ello se repelen, el resultado solo indica con qué fuerza se repelen

3. Ahora, calcula la fuerza entre los iones 2 y 3. 

3.1 Realiza las operaciones necesarias para conocer cuál es la fuerza entre el ion 2 y el ion 3 y anota el resultado. 

          $F_{2,3}=9\times 10^9\cdot \dfrac{q_2\times q_3}{d_{2,3}^2}\\ \\ F_{2,3}=9\times 10^9\cdot \dfrac{-3\cdot 10^{-3}\times 5\cdot 10^{-3}}{(2\cdot 10^{-6})^2 }\\ \\ \boxed{F_{2,3}=-3.375\times 10^{16}\text{ N} } \\ \\.$

3.2 Con base en el resultado obtenido indica si estos iones se atraen o se repelen y explica por qué. 

R: Los iones 2 y 3 se atraen ya que sus cargas tienen signos opuestos.

4. Responde los siguientes cuestiones considerando las atracciones y repulsiones que sufre el ion 3, así como los valores de dichas fuerzas. 

4.1 ¿Hacia dónde se va el ion 3 cuando se relaciona su fuerza con el ion 1, izquierda o derecha? Toma como referencia la figura donde se representan los iones y recuerda que la carga de ambos es positiva. 

R: Ya que tienen el mismo signo de carga y ambos se repelen, el ion 3 se va hacia la derecha con respecto al ion 1.

4.2 ¿Hacia dónde se va el ion 3 cuando se relaciona su fuerza con el ion 2, izquierda o derecha? Recuerda tomar como referencia la figura donde se representan los iones y no olvides que la carga del ion 2 es negativa y la del ion 3 es positiva.

R: Ya que los iones 2 y 3 son de cargas opuestas, estas se atraen, por lo tanto, el ion 3 se va hacia la izquierda con respecto a la carga 2