INSTITUCION EDUCATIVA GENERAL SANTANDER VILLA DEL ROSARIO AREA: CIENCIAS NATURALES. ASIGNATURA: ASIGNATURA: FISICA. GRADO: 11B. DOCENTE: JULIO ERNESTO GOMEZ MENDOZA. TEMA: Ley de Coulomb INDICADOR DE LOGRO 04. Resuelve problemas de aplicación de la Ley de Coulomb. TALLER 1. Analizar con tu profesor los problemas resueltos del taller 3 de las páginas 122 y 123 del libro física Investiguemos 11.
PROBLEMAS RESUELTOS 1. ¿Cuántos electrones (n°e) se deberán quitar a un cuerpo para que adquiera una carga de 1 C?
SOLUCIÓN. El siguiente dato debes aprenderlo. Carga de un electrón: e = 1,6x10 -19 C; Se realiza el factor de comprensión:
= , = , . − , 2. Calcular el valor de la fuerza electrostática entre las cargas
= 0,810−4 si se encuentran a una distancia de 2cm.
= 210−4 y
SOLUCIÓN.
= 210−4 = 0,810−4 r = 2cm = 0,02m; K = 9x10 . ;F = ?; ;
;
9
Se realiza una gráfica:
Si observas la gráfica la fuerza es de atracción, porque las cargas tienen signos contrarios. Se aplica la fórmula de la fuerza electrostática:
F=
−,) = . . = . (,).( = , , .
3. Tres cargas q 1; q2 y q3 se encuentran sobre una misma recta como indica la figura. Calcular la fuerza electrostática sobre q 3, si: q1 = 3x10-7C, q2 = -2x10-7C, q3 = 4x10-7C, r 1 = 0,1m y r 2 = 0,2m.
SOLUCIÓN. q1 = 3x10-7C, q2 = -2x10-7C, q3 = 4x10-7C, r 1 = 0,1m y r 2 = 0,2m. F = ? Se realiza la gráfica donde se ubican las fuerzas:
Para la solución de este problema se debe tener en cuenta que cuando una carga está sujeta a la elección de otras cargas, cada una de ellas ejerce su acción sobre la primera independientemente de las otras cargas. De esta forma, la carga estará sujeta a una fuerza igual a la resultante de las fuerzas que ejercen cada una de las otras cargas. F31 representa la fuerza que realiza la carga q 1 sobre la carga q 3. Es de repulsión. F32 representa la fuerza que realiza la carga q 2 sobre la carga q 3. Es de atracción.
⃗ = ⃗ 3 + ⃗ 3 . −− . . = . + = ,+, = , −− . . = . = = , , Vectorialmente
Fr = 0,012N – 0,018N = -0,006N. El signo (-) significa que tiene la misma dirección de F 32. 4. Tres cargas q 1 = 2x10-6C; q2 = 3x10-6C y q3 = -3x10 -6C están colocadas en los vértices de un triángulo equilátero. Calcular la fuerza resultante que actúa sobre la carga q 3 si r = 1m. SOLUCIÓN. Se realiza la gráfica: En la figura se observan las fuerza que se ejercen sobre la carga q2. La fuerza F 21 es una fuerza de repulsión porque las cargas tienen el mismo signo. La fuerza F 23 es de atracción porque las cargas tiene signo contrario.
Se realiza un nuevo gráfico donde se ubican las fuerzas y se aplica la Ley del paralelogramo de vectores. Se observa en el gráfico que las fuerzas forman un ángulo de 120° ya que los ángulos de un triángulo equilátero tienen un valor de 60°. Recordando la Ley del paralelogramo en
vectores: Fr =
+ + ...°
Se calcula por separado cada una de las fuerzas:
)(−) = , = . . = . ( −− . . = . = = , Al reemplazar los valores de las fuerzas, se deben reemplazar siempre con los valores positivos. El signo (-) significa el sentido.
= √ , + , + . ,. ,.° = , 2. Resuelva los problemas propuestos de la página 124. Investiguemos 11.
PROBLEMAS PROPUESTOS 1. Determina el valor de la fuerza entre las cargas q 1 = 3x10-3C y q2 = -1,5x10-3C, si la distancia que las separa es de 0.8 cm. 2. Tres cargas q 1; q2 y q3 se encuentran sobre una misma recta como indica la figura. Calcular la fuerza electrostática sobre q 1, si: q1 = 3x10-7C, q2 = -2x10-7C, q3 = 4x10-7C, r 1 = 0,1m y r 2 = 0,2m.
3. Tres cargas q 1; q2 y q3 se encuentran sobre una misma recta como indica la figura. Calcular la fuerza electrostática sobre q 2, si: q1 = 3x10-7C, q2 = -2x10-7C, q3 = 4x10-7C, r 1 = 0,1m y r 2 = 0,2m.
4. La figura muestra tres cargas colocadas en los vértices de un triángulo rectángulo. Calcula la fuerza resultante que actúa sobre q 3, si q1 = 1C, q2 = -3C, q3 = 2C.
5. Cuatro cargas iguales de valor q = 1C cada una, están situadas en los vértices de un cuadrado. ¿Cuál será el valor de una carga Q de signo contrario que es necesario colocar en el centro del cuadrado para que todo el sistema de cargas se encuentre en equilibrio?. 6. Por una lámpara eléctrica pasan 2,5 C cada segundo. ¿Cuántos electrones representa esta carga?. 7. Dos bolas de pin-pong que tienen cargas iguales y masas iguales de 0,25g están suspendidas de un clavo mediante hilos de nylon de 125cm de longitud. La repulsión electrostática mantiene separadas las bolas 200mm. Calcula la carga de cada pelota. 8. Una bolita cargada pende de un hilo en la forma indicada en la figura. La bolita tiene una carga q2 =0,075 C. Se mantiene fija una carga q1 = 0,125 C. A partir de estos datos y de las dimensiones señaladas en la figura, calcula el peso de la bola.
OBSERVACIÓN. FELICITACIONES POR SU INTERÉS EN EL ESTUDIO DE LA FÍSICA. DESPUÉS DE INTEPRETAR LOS CONCEPTOS EN LA SOLUCIÓN DEL TALLER LOS INVITO A REALIZAR LA SIGUIENTE EVALUACIÓN VIRTUAL DANDO CLIC EN EL SIGUIENTE ENLACE: https://docs.google.com/forms/d/1ZMAE9ja7lVQvwOCrB8QIL58VR_8HLtUDtH iHdFmK_X8/viewform
