Repartido I - Propiedades de la Carga Eléctrica y Ley de

LICEO N° 1 de PASO DE LOS TOROS
3° BACHILLERATO DIVERSIFICADO
Curso de FÍSICA - 2015
Prof. Oscar F. Sosa
Repartido I – Propiedades de la Carga Eléctrica y Ley de Coulomb
Fecha de Entrega: Jueves 9 de Abril de 2015.1
1. Dos esferas conductoras idénticas, que tienen carga de signo opuesto, se atraen entre sí con una
fuerza FA=0,108N, cuando están separadas una distancia de 50cm. Las esferas se conectan por medio
de un alambre conductor y se retira. Las esferas ahora se repelen entre sí con una fuerza FR=0,0360N.
¿Cuál era la carga inicial de cada esfera?
2. (*) Dos partículas cargadas de igual masa, valor y signo (q1=q2=+3,0µC) se
encuentran separadas 200mm.
a) Calcula y representa las fuerzas que se ejercen mutuamente. ¿Son las dos
de igual valor? Justifique.
b) ¿A qué distancia deben estar para que la fuerza entre ellas sea de 0,70N?
c) Si se duplica la separación entre ellas, ¿qué ocurrirá con la fuerza
eléctrica?
d) ¿Cambiaría la fuerza eléctrica si la masa de las partículas cargadas fuera
distinta? Justifique.
e) Si se duplica la carga de la partícula 1, ¿las fuerzas entre ellas serían
iguales? Justifique.
Charles Agustín
COULOMB
(1736 - 1806)
3. Dos cargas, q1= +2,0μC y q2= -6,0μC, están localizadas en A (-2,00m; -2,00m) y B (3,00m; 3,00m),
respectivamente. Determinar: 𝐹12 y 𝐹21
q2
4. (*) Una pequeña esfera de masa 1,30g tiene una carga q2 de +9,0nC.
Calcular el valor y signo de q1, para que q2 quede suspendida en el aire a
una altura de 20cm. (Ver figura)
5. En promedio, el electrón y el protón en un átomo de hidrógeno están
separados por una distancia de r=5,3x10-11m.
Suponiendo circular la órbita del electrón.
a) ¿Cuál es el módulo de la fuerza eléctrica que actúa sobre el
electrón? Represéntela.
b) ¿Cuál es la rapidez orbital del electrón?
c) ¿Cuál es el módulo de la aceleración centrípeta del electrón en
unidades de 𝑔?
1
20cm
q1
𝒗
ep+
r
La entrega mínima debe contener los problemas marcados con asterisco (*), que en este repartido son: N° 2, 4, 6, 8 y 10.
1
6. (*) Dos cargas de q1= +2,5μC y de q2= -3,5μC están a 60cm de
distancia una de otra como se muestra en la figura.
¿Dónde se podría colocar una carga positiva q3 de modo qué la
fuerza neta sobre la misma sea nula?
q1
q2
60cm
7. Dos esferas idénticas de corcho de masa m=32g, están suspendidas de un
mismo punto por medio de dos hilos de longitud L=10cm, y forman un
angulo θ=14,5° con la vertical.
a) Represente las fuerzas que actúan sobre una de las esferas.
b) Encontrar el valor de la carga q que poseen los cuerpos, una vez que
han logrado el equilibrio.
8. (*) Dos esferas idénticas con masa m, están suspendidas de hilos sintéticos
con longitud L, como se muetra en la figura. Cada esfera tiene la misma
carga, por lo que q1=q2=q. El radio de cada esfera es muy pequeño en
comparación con la distancia entre las esferas, por lo que pueden
considerarse cargas puntuales. Suponga que el angulo θ es pequeño.
a) Si el sistema está en equilibrio, demuestre que la distancia de separación
“r” esta dada como:
1/3
𝑞2 𝐿
𝑟=
2𝜋𝜀0 𝑚𝑔
Sugerencia: si θ es pequeño, entonces θ ≅ 𝑠𝑒𝑛𝜃.
b) Si las pequeñas esferas son conductoras e idénticas, y una de ellas se descarga, explique que
pasará y determine la nueva distancia de separación en función de r.
9. a) El átomo de helio tiene dos protones en su núcleo, ¿por qué no se repelen entre sí?
b) ¿Por qué los electrones no caen al núcleo por la acción de fuerza eléctrica?
c) ¿Existen partículas dentro de los protones y los electrones? Explique.
d) Las fuerzas gravitacionales se asocian a una propiedad básica de la materia: la masa. ¿A qué
propiedad se asocian las fuerzas electrostáticas?
e) Las constante de gravitación universal (G=6,67x10-11N.m2/kg2) tiene un valor numérico
muchísimo menor que la constante K de la ley de Coulomb, ¿qué consecuencia tiene esto en el
valor de dichas fuerzas?
f) En nuestra experiencia cotidiana, ¿cuáles tienen efectos más apreciables? ¿por qué?
10. (*) Tres cargas se colocan como se ilustra en la figura. El valor de
q1 es de 2,0µC pero no se conoce su signo, para la carga q2, no se
conoce su signo ni su valor. La carga q3 es positiva con un valor de
4,0µC, y la fuerza neta sobre q3 tiene dirección negativa sobre el eje
x.
a) Como no se conocen los signos de q1 y q2 asigne diferentes
signos a las cargas q1 y q2 y dibuje las cuatros configuraciones
que muestren la fuerza neta que se ejercen sobre q3.
b) Considerando la configuración correcta, deduzca los signos de las cargas q1 y q2, y calcule el
valor de q2, como el módulo de la fuerza neta 𝐹 sobre q3.
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