UNIVERSIDAD DE EL SALVADORFACULTAD MULTIDISCIPLINARIA PARACENTRALDEPARTAMENTO DE INFORMATICACICLO II

FISICA III

PROFESOR: ING. HUGO ARMANDO AGUIRRE AYALA

GUIA No. 1 DE PROBLEMAS PROPUESTOS

CARGA ELECTRICA Y LEY DE COULOMB

1. Si se colocaran dos cargas puntuales: q1 y q2 , en el vacío , tal como se muestra en la figura. Determinar la magnitud y el sentido de la fuerza electrostática que experimentaría la carga q1 Si :

a) q1= 10 -5 C y q2= 2 x 10-5 C q1 q2

b) q1= -10-5 C y q2= 2 x10-5 Cc) q1= -10 -5 C y q2= -2x10-5 C 0.1m R/ a) 179.6 N ( - î) ; b) 179.6 N ( î ) ; c) 179.6 N ( -î )

2. Dos cargas puntuales experimentan una fuerza de atracción de magnitud igual a 3N al estar separadas 0.2 mts, en el vacío . calcular la separación que deberían tener, siempre en el vacío para que experimentaran una fuerza electrostática de :a) 6 N R/ 0.141 m ; b) 1.5 N R/ 0.282 m

3. Una esfera “ A “ posee carga de 4x10 -5 C, cuando es tocada sucesivamente con dos esferas identícas “ B “ y “ C “ las cuales están descargadas . Calcular el valor final de las cargas en las esferas ( Las esferas son de masa identícas ). R/ q1 = 1x10-5 C ; q2 = 2x10-5 C ; q3 = 1x10-5 C

4. SI TRES CARGAS PUNTUALES: q1,q2 y q3 SE ENCUENTRAN IGUAL MENTE ESPACIADAS A LO LARGO DE UNA LINEA RECTA, EN EL VACIO, CALCULAR EL VALOR QUE DEBERIA TENER LA CARGA q3 PARA QUE LA FUERZA ELECTROESTATICA NETA SOBRE q1 SEA NULA, SIENDO q1 = - q2 = q COULOMB. R/ q3 = 4 q C

5. ASUMIENDO QUE EL SISTEMA DE CARGAS PUNTUALES QUE SE MUESTRA EN LA FIGURA SE ENCUENTRA EN EL VACIO, DETERMINAR UNA EXPRESION PARA LA MAGNITUD Y DIRECCION DE LA FUERZA ELECTROESTATICA TOTAL SOBRE LA CARGA q4 DEBIDO A q1,q2 y q3 . EFECTUAR UN ANALISIS VECTORIAL Y OBSERVAR EN EL RESULTADO LAS CONSECUENCIAS DE LA DISPOSICION SIMETRICA DE LAS CARGAS q1 y q3 RESPECTO AL EJE " Y ". R/ F4 = k q4 q [ 2b/ (a² + b²)3/2 + 1/b² ] j

Y

q4 ( 0,b )

( -a , 0 ) ( a,0 ) q1( q 2 (0,0) q3 X

6. SI EL SISTEMA DE CARGAS PUNTUALES QUE SE MUESTRA EN LA FIGURA SE ENCUENTRA EN EL VACIO, CALCULAR LA MAGNITUD Y LA DIRECCION DE LA FUERZA ELECTROESTATICA NETA SOBRE LA CARGA q4. SI q1 = q2=q3 = q4 =10-4 CL=1mm;R/ F4 = ( -121.55 î - 121.55 j )x106 N; θ =45º q3 L q2

L L q4 L q1

7. TRES ESFERITAS, CADA UNA DE 10 grs. DE MASA, SE CUELGAN SEPARADAMENTE DE UN MISMO PUNTO MEDIANTE HILOS DE SEDA DE 1.0 mt DE LONGITUD CADA UNO. SI LAS ESFERITAS POSEEN LA MISMA CARGA Y QUEDAN SUSPENDIDAS EN LOS VERTICES DE UN TRIANGULO EQUILATERO DE LADOS DE 10 cms. DE LONGITUD , CALCULAR LA CARGA QUE POSEE CADA ESFERITA. q = 7.94 x10-8 C

8. DETERMINAR EL VECTOR FUERZA SOBRE UNA CARGA DE 4x10 -5 C SITUADA EN EL PUNTO (1,1,1) DEBIDA A LAS CARGAS: -3 x10 -6 C SITUADA EN EL PUNTO (2,-1,2) Y 2x10 -6 C SITUADA EN EL PUNTO ( 0,3,-2 ). TODAS LAS CORDENADAS ESTAN EXPRESADAS EN METROS , LAS CARGAS SON PUNTUALES Y EL SISTEMA SE ENCUENTRA EN EL VACIO. F1 = ( 0.087 î - 0.174 j + 0.114 k ) N

9. DOS ESFERAS SIMILARES DE MASA " m " SE CUELGAN DE HILOS DE SEDA DE LONGITUD " L" Y TIENEN CARGAS SIMILARES " q " COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA. ASUMIENDO QUE θ ES TAN PEQUEÑO QUE tan θ PUEDE REEMPLAZARCE POR Sen θ POR SER APROXIMADAMENTE IGUAL . HACIENDO ESTA APROXIMACION:

a) DEMUESTRE QUE X= ( 2Kq2 L / m g )1/3

b) SI L=120 cms, m= 1 Kg y X= 5 cms . CUANTO VALE q ? R/ q = 2.38x10-7 C θ θ L L

q1 q2 X

10. EN UNA ATOMO DE HIDROGENO , LA DISTANCIA MEDIA ENTRE EL ELECTRON Y EL PROTON ES DE 5X10-11 m , SI LA CARGA DEL PROTON ES qe = qp= 1.6X10-19 C Y LA CONSTANTE GRAVITATORIA G = 6.67X10-11 N-M²/Kg² . CALCULAR PARA TAL SEPARACION : (masa: mp = 1.67x10-27 Kg ; me = 9.11x10-31Kg

Fg = G m1 m2 / r² ; Fe = k q1 q 2 / r²

a) LA FUERZA ELECTROESTATICA ENTRE DICHAS CARGASb) LA FUERZA GRAVITATORIA ENTRE DICHAS PARTICULASc) LA RELACION ENTRE LA FUERZA ELECTROSTATICA Y LA GRAVITATORIA

R/ a) Fe = 9.19X10-8 N ; b) Fg = 4.059X10-47 N ; c) Fg = 4.41X10-40 Fe

11. Calcular la fuerza electrostática F4. Si q1= 5 x 10 -7 C , q2= 11 x 10 -8

C , q3= 9 x 10 -11

C , q4= 6 x 10 -8 C , L = 0.24 m . α = 28o.

q1 L

q2

L L q3 α q4

3LComo no conviene la nieve en el verano, ni la lluvia en la siega, así no conviene al necio la honra . Pb. 26.1