Ejercicios de la Unidad II

Cuestionario Equipo 1

Fuerza Electrostática, Ley de Coulomb.

1.- Dos esferas metálicas cuelgan de hilos de nylon. Cuando se colocan próximas entre si tienden a atraerse. Con base sólo en esta información, analice los modos posibles en que podrían estar cargadas las esferas. ¿Es posible que, luego de tocarse, las esferas permanezcan adheridas una a la otra? Explicar la respuesta.

Las esferas respectivamente tendrán que tener una carga positiva y la otra una carga negativa. Ambas esferas pueden quedar adheridas debido a que una de ellas posee mayor carga lo cual provoca que la atracción hacia la otra esfera sea mayor.

2.- Los buenos conductores eléctricos, como los metales, son típicamente buenos conductores del calor; los aisladores eléctricos, como la madera, son típicamente malos conductores del calor. Explicar por qué tendría que haber una relación entre la conducción eléctrica y la conducción térmica en estos materiales.

Por que son cuerpos conductores, en algunos casos los cuerpos conducen la energía por medio de calor o electricidad.

3.- Tres cargas puntuales están dispuestas en línea. La carga Q3 = + 5 nC está en el origen. La carga Q2 = - 3 nC está en x = 4 cm. La carga Q1 = está en x = + 2 cm. ¿Cuál es la magnitud y el signo de Q1, si la fuerza neta sobre Q3 es cero?

1 nC ----- 1 x 10 ^-9C

q₃ = 5 x 10^-9 C

q₂ = -3 x 10^-9 C

Despejando q1 de la formula tenemos:

4.- Se coloca una carga puntual de 3.5 uC, a 0.8 m a la izquierda de una segunda carga puntual idéntica. ¿Cuáles son las magnitudes y direcciones de las fuerzas que cada carga ejerce sobre la otra?

1μC ------ 1x 10^-6 C

Cuestionario Equipo 2

Fuerza Electrostática, Principio de Superposición.

1.- Dos cargas puntuales iguales ejercen fueras iguales una sobre la otra. Pero si una carga es el doble de la otra, ¿siguen ejerciendo fuerzas iguales una sobre la otra

, o una ejerce dos veces más fuerza que la otra?

Sigue habiendo fuerza ya que es la interacción que existe entre dos cuerpos, pero ya no será la misma fuerza debido a que una de las dos se encuentra oponiendo mayor resistencia que la otra, por lo tanto ya no son fuerzas iguales.

2.- ¿Qué semejanza presentan las fuerzas eléctricas con las fuerzas gravitatorias? ¿Cuáles son las diferencias más significativas?

Las fuerzas eléctricas son el resultado de la interacción de dos cargas que se encuentran cargadas eléctricamente y dan como resultado atracciones o repulsiones, las fuerzas gravitatorias se refieren a la fuerza de atracción que existe entre dos objetos con ma

sa. La semejanza de estos conceptos radica en que en ambas se toma en cuenta las fuerzas que se ejercen entre dos cuerpos.

3.- A dos esferas pequeñas de plástico se les proporciona una carga eléctrica positiva. Cuando están a 15 cm de distancia una de la otra, la fuerza de repulsión entre ellas tiene una magnitud de 0.22 N. ¿Qué carga tiene cada esfera, a) Si las dos cargas son iguales?, b) ¿Si una esfera tiene cuatro veces más carga que la otra?

a)

Despejando q de la formula tenemos:

b)

4x (x) = 5.5 x 10^-13

4(3.71 x 10^-7) = 1.484 x 10^-6

4.- Tres cargas puntuales están ordenadas a lo largo del eje de las “x”. La carga Q1= +3 uC está en el origen, y la carga Q2 = - 5 uC está en x = 0.2 m. La carga Q3 = - 8 uC. ¿Dónde esta situada Q3 si la fuerza neta sobre Q1 es 7 N en la dirección – x?

q₁= F₁₂ – F₁₃ = 7

3.375 – F₁₃ = 7

3.375 = 7 + F₁₃

F₁₃ = 7 – 3.375

= -3.625

Despejando r tenemos:

Cuestionario Equipo 3

Fuerza Eléctrica Superposición (Cuantitativa).

1.- Algunos de los electrones libres de un buen conductor (como un trozo de cobre, por ejemplo) se desplazan con una rapidez de 10^6 m/s ó más. ¿Por qué estos electrones no escapan volando del conductor?

Pueden desarrollar esa velocidad cuando se aplica una diferencia de potencial entre los extremos de este (por ejemplo). Pero los electrones no podrían escapar de la red que conforma el sólido por las fuerzas interatómicas que los mantiene ligados, y solo se mueven los de las capas o niveles externos, y se alinean para dar lugar a una corriente eléctrica.

2.- Defina la aseveración siguiente: Si hubiese una sola partícula con carga eléctrica en todo el universo, ¿el concepto de carga eléctrica carecería de significado?

El significado de carga eléctrica no carecería de significado ya que estos hablando de la carga de una partícula que independientemente que se encuentre con otra su carga no desaparecerá, si esto careciera de significado no hablaríamos de carga eléctrica si no de fuerza eléctrica.

3.- Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje de las “y” como sigue: la carga Q1 = - 1.5 nC en y = - 0.6 m, y la carga Q2 = + 3.2 nC en el origen (y = 0). ¿Cuál es la fuerza total (magnitud y dirección) que estas dos cargas ejercen sobre una tercera carga Q3 = + 5 nC que se encuentra en y = - 4 m?

1 nC --- 1 x 10^-9 C

q₃ = F₃₁ – F₃₂

= 5.84 x 10^-9 N – 9 x 10^-9 N

= - 3.16 x 10^-9 N

4.- Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje de las “x” como sigue: la carga Q1 = + 4 nC está en x = 0.2 m, y la carga Q2 = + 5 nC están en x = - 0.3 m. ¿Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza total que estas dos cargas ejercen sobre una carga puntual negativa Q3 = - 6 nC que se encuentra en el origen?

1 nC --- 1 x 10^-9 C

q₃ = F₁₃ – F₂₃

= 5.4 x 10^-6 N – 3 x 10^-6 N

= 2.4 x 10^-6 N