17.5 puntos una carga puntual de 30 ues se halla la preparación de 20 ues por una distancia de 5 cm determinar el valor de la fuerza de repulsión entre ambas cargas
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Problemas sobre de física ii ley de coulomb campo electrico
1. Profesor: Julio C. Barreto G. 1 Escuela: 73 PROBLEMAS SOBRE LEY DE COULOMB Y CAMPO ELECTRICO La ley de Coulomb puede expresarse como: “La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une”. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario. La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas. Así, la constante de proporcionalidad en el vacio es: Permitividad Relativa de Algunos Medios Medio Aislador Permitividad relativa ( r ) Vacío 1 Aire 1.0005 Gasolina 2.35 Aceite 2.8 Vidrio 4.7 Mica 5.6 Glicerina 45 Agua 80.5 La Unidad de Carga eléctrica en el sistema MKS: El Coulomb (C). Y en el sistema CGS: franklin o statcoulomb (Fr): 3,336 641 × 10-10 C La ecuación de la ley de Coulomb solo es válida cuando las cargas se encuentran en el vacío o en forma muy aproximada si están en el aire. Si entre las cargas existe otro medio la fuerza eléctrica sufre una disminución; la relación entre la fuerza eléctrica entre dos cargas en el vacío y éstas misma en otro medio recibe el nombre de permitividad relativa y matemáticamente viene dada por: F F r Donde: r = Permitividad relativa (adimensional) F = Fuerza eléctrica en el vacío F = Fuerza eléctrica en el otro medio
2. Profesor: Julio C. Barreto G. 2 Escuela: 73 1. El átomo normal de hidrógeno tiene un protón en su núcleo y un electrón en su órbita. Suponiendo que la órbita que recorre el electrón es circular y que la distancia entre ambas partículas es 5,3x10-11 m, hallar: a) la fuerza eléctrica de atracción entre el protón y el electrón, b) la velocidad lineal del electrón. La masa del electrón es 9,11x10-31 kg. (8,2x10-8 N; 2,2x106 m/s) 2. Hallar la relación entre la fuerza eléctrica F(e) y la gravitatoria F(g) (o peso) entre dos electrones. (F(e) = 4,16x1042 F(g)) 3. Dos esferillas iguales e igualmente cargadas, de 0,1 gr de masa cada una, se suspenden del mismo punto mediante hilos de 13 cm de longitud. Debido a la repulsión entre ambas, las esferillas se separan 10 cm. Hallar la carga de cada una de ellas. (2,1x10-8 C) 4. Calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas eléctricas puntuales cuyos valores son: 1q = 2 milicoulombs, 2q = 4 milicoulombs, al estar separadas en el vacío por una distancia de 30 cm. (8x105 N repulsión) 5. Determinar la fuerza eléctrica entre dos cargas cargas eléctricas puntuales cuyos valores son 1q =-3 microcoulombs y 2q = 4 microcoulombs al estar separadas en el vacío 50 cm. (0.432 N, atracción) 6. Una carga de -3x10-2 ues se encuentra en el aire a 15 cm de otra carga de -4x10-2 ues a) ¿Cuál es la fuerza eléctrica entre ellas? (5.333x10-6 dinas repulsión) b) ¿Cuál sería la fuerza eléctrica entre ellas si estuvieran sumergidas en aceite? ( 1.9x10-6 dinas repulsión) 7. Una carga eléctrica de 2 C se encuentra en el aire a 60 cm de otra carga. La fuerza con la que se rechazan es de 3x10-1 N ¿Cuánto vale la carga desconocida? (6μc) Prefijos del sistema métrico decimal Unidades de Fuerza Cantidades muy Grandes Cantidades muy pequeñas Yotta (Y) 1024 (Cuatrillón) Deci (d) 10-1 (décimo) Zetta (Z) 1021 (Mil trillones) Centi (c) 10-2 (centésimo) Exa (E) 1018 (Trillón) Mili (m) 10-3 (milésimo) Peta (P) 1015 (Mil billones) Micro (μ) 10-6 (millonésimo) Tera (T) 1012 (Billón) Nano (η) 10-9 (mil millonésimo)