Question

Los iones tienen las siguientes cargas eléctricas:
Ion 1: 3mC (miliCoulomb)
Ion 2: -4mC
Ion 3: 8 mC
En cierto instante la distancia entre el ión1 y el 2 es de 2μm (2x10-6 m) y la distancia entre el ion 2 y el 3 es de 3μm (3x10-6 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.

- Anotar los valores de cada elemento de la fórmula.

- Sustituir los valores.

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

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

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

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

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

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

5.1 ¿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.

5.2 ¿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

Vamos a esquematizarlo de la siguiente manera:

Ión 1 -------------- ión 2 ----------------- ión 3

             2 μm                       3 μm

La fórmula de la ley de Coulomb nos dice que la fuerza que hay entre 2 iones depende de la carga de cada uno de ellos y la distancia que los separa,expresado en:

F = $\frac{k x q1 x q2}{ r^{2} }$

Donde (para la primera interrogante):

q1 = carga ion 1 = 3 mC ó 3 x 10⁻³ C

q2 = carga ión 3 = 8 mC ó 8 x 10⁻³ C

r = distancia = 5 x 10⁻⁶ m (porque 1 μm = 10⁻⁶ m)

k = constante de Coulomb = 9x109 Nm²/c²

F = Fuerza = ?

Entonces, para el cálculo de la fuerza entre el ión 1 y el ión 3, tenemos:

F = (9x10⁹ Nm²c² )(3 x 10⁻³ C)(8 x 10⁻³ C) / (5 x 10⁻⁶m)

F = 2,16 x 10⁸ / 2,5 x 10⁹

F₁₋₃ = 8,64 x 10¹⁶

Como ambas cargas son positivas los iones se repelen, y entonces la dirección de la fuerza será hacia la derecha.

ión 1 (+) ----------------- ión 3 (+) F ----→

Para determinar la fuerza entre el ión 2 y el ión 3:

q1 = carga ion 2 = -4 mC ó -4 x 10⁻³ C

q2 = carga ión 3 = 8 mC ó 8 x 10⁻³ C

r = distancia = 3 x 10⁻⁶ m (porque 1 μm = 10⁻⁶ m)

k = constante de Coulomb = 9x10⁹ Nm²/c²

F = Fuerza = ?

F = (9x10⁹ Nm²/c² )(4 x 10⁻³ C)(8 x 10⁻³ C) / (8 x 10⁻⁶ m)

F = 2,88 x 10⁸ / 9 x 10¹⁰

F₂₋₃ = 3,2 x 10¹⁷ N

La carga 2 es negativa y la carga 3 es positiva, por lo que ambos iones se atraen,  y la dirección de la fuerza será hacia la izquierda.

Ión 2 (-) ---------------- ión 3 (+)  ←------- F

Answer 2

Respuesta:

.

Explicación: