Electrostática y Ley de Coulomb

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN[pic 1]

UNIDAD EDUCATIVA "HOGAR AZUL" RIF: J-08016757-0

CUMANÁ - EDO. SUCRE

FÍSICA 5TO AÑO I MOMENTO 2020-2021

Tema 1. Electrostática y ley de Coulomb Solución Actividad 1

1. Determine la fuerza resultante sobre cada carga que se muestra en la figura

[pic 2]

Solución

Primero hay que dibujar las fuerzas que actúan sobre cada carga eléctrica, recordando que cargas de signos iguales se repelen y cargas de signos diferentes se atraen.

[pic 3]

Ahora se calculan cada una de las fuerzas con la ley de Coulomb:

Kq1 q2

9× 109 Nm Z /C2 ⋅4 × 10−6 C ⋅2 ×10−6 C

9 · 4 · 2 ×109−6−6 Nm Z        −3

F12 =        2        =[pic 4][pic 5][pic 6]

12

2        =

(5 m)[pic 7]

25 m2        = 2,88 × 10        N

F12 = F21        y

⃗ =−F⃗

F⃗12[pic 8][pic 9][pic 10]

=− 2,88× 10−3 N ^i        →

F⃗21

= 2,88× 10−3 N ^i

Kq1 q3

9× 109 Nm Z /C2⋅4 × 10−6 C⋅ 5×10−6 C

9⋅4⋅5 ×109−6−6 Nm Z        −3

F13 =        2        =[pic 11][pic 12][pic 13]

13

2        =

(9 m)[pic 14]

81 m2        = 2,22 ×10        N

F13 = F31  y[pic 15][pic 16]

⃗ =−F⃗

F⃗13[pic 17]

= 2,22× 10−3 N ^i        →

F⃗31

= − 2,22× 10−3 N i^

Kq2 q3

9× 109 Nm Z /C 2⋅2 ×10−6 C ⋅5×10−6 C

9⋅2⋅5 ×109−6−6 Nm Z        −3

F23 =        2        =[pic 18][pic 19][pic 20]

23

2        =

(4 m)[pic 21]

16 m2        = 5,62 ×10        N

F23 = F32  y

F⃗23=−F⃗32

F⃗23

=− 5,62× 10−3 N i^        →

F⃗32

= 5,62× 10−3 N i^

Ya podemos calcular la fuerza resultante sobre cada carga:

F⃗1

= F⃗21

+ F⃗31

= 2,88 ×10−3 N ^i − 2,22 × 10−3 N i^ = 6,6× 10−4 N ^i        →        derecha

F⃗2

= F⃗12

+ F⃗32

=− 2,88 ×10−3 N ^i + 5,62 × 10−3 N i^ = 2,74 ×10−3 N i^

→        derecha

F⃗3

= F⃗13

+ F⃗23

= 2,22 ×10−3 N ^i − 5,62 ×10−3 N ^i =− 3,4 × 10−3 N i^

→        izquierda

1. Las cargas que se muestran en la siguiente figura tienen los siguientes valores:

q1 = 3 µC, q2 = -2 µC y q3 = 1 µC. Dibuje y calcule la fuerza resultante sobre q1 y q2.

[pic 22]

Solución:

Comenzamos dibujando las fuerzas eléctricas que actúan sobre cada carga:

[pic 23]

Para calcular cada fuerza usamos la ley de Coulomb, pero es necesario conocer las distancias entre las cargas:

r12 = 3 m

r13 = 5 m

r23 = ?  pero del triángulo que une las cargas se puede aplicar el teorema de Pitágoras y despejar

r23  :

(5 m)2 =(3 m)2 + ( r )2        →        r2 = (5 m )2 −( 3 m)2 = 25 m Z − 9 m Z = 16 m Z[pic 24][pic 25]

...