Problema 1.- Una carga de 3×10^-6 C se encuentra 2 m de una carga de -8×10^-6 C, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de atracción entre las cargas? Solución: Para darle solución al ejercicio, debemos de obtener los datos para poder resolverlo de manera directa, puesto que tenemos todo lo que necesitamos.
Aplicando la fórmula de la ley de coulomb
Sustituimos Hemos multiplicado las cargas eléctricas, recordar que los exponentes se suman . y hemos elevado al cuadrado la distancia que los separa, ahora seguimos con las operaciones.
Multiplicamos y obtenemos:
Vemos que hay un signo negativo, por ahora no nos sirve interpr etar el signo, puesto que el problema nos pide la magnitud de la fuerza, esto quiere decir decir que tomaremos la fuerza como un valor valor absoluto, que vendría a ser nuestro resultado.
Problema 2.- Una carga de -5×10^-7 C ejerce una fuerza a otra carga de 0.237 N a una distancia de 3.5 metro, ¿cuál es el valor de la segunda carga? Solución: En este caso, tenemos una incógnita diferente al primer ejercicio, puesto que ahora nos piden hallar el valor de la segunda carga, esto lo haremos despejando en nuestra fórmula, asumiendo lo siguiente:
? Despejaremos la primera fórmula, para obtener
Ahora vamos vamos a sustituir nuestros datos
Que sería el valor de la segunda carga, para poder cumplir con los datos propuestos por el problema. Veamos ahora otro ejemplo, en este caso nuestra incógnita será la distancia. Problema 3.- Dos cargas con 2.8×10^-6 C y 7.5×10^-6 C respectivamente se atraen con una fuerza de 10N, ¿A qué distancia se encuentran separadas? Solución: El problema es sencillo de resolver, ahora veamos los datos q ue tenemos:
? Ahora tendremos que despejar, nuevamente la fórmula de la ley de coulumb.
Ahora tenemos que sustituir nuestros datos
Por lo que nuestro resultado es de .1374 metros de distancia entre las cargas, para un efecto de 10 Newtons.
Problema 4.- Calcular la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1 = 3.5 milicoulombs, q2 = 6 milicoulombs, al estar separadas en el vacío por una distancia de 40 cm Solución: Si analizamos el problema, nos muestran dos cargas expresadas en mili-coulombs , eso quiere decir que está expresada en notación científica de la siguiente forma:
Es decir, que cuando nos referimos a “milis” hacemos referencia a qué la base 10 está elevada a la “ -3”. Ahora otro de nuestros datos, es la distancia, pero la distancia la tenemos en centímetros y no en metros, por lo cual debemos hacer nuestra pequeña conversión de unidades, ¿siempre lo tenemos que hacer?, si, se tiene que realizar la conversión porque el “metro” es la unidad de longitud en el Sistema Internacional de Unidades.
Ahora que ya tenemos nuestros datos necesarios y que sabemos que la constante de Coulomb es:
Podemos empezar a sustituir en la fórmula:
Teniendo la siguiente operación:
Resultado: Tenemos una cantidad de fuerza de 1.18×10^6 Newtons
Problema 5.- Determinar la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son q1 = -3 microcoulombs, y q2 = 5.5 microcoulombs, al estar separadas en el vacío por una distancia de 70 cm. Solución: Bien, comencemos por analizar el problema. Nos pide calcular la fuerza eléctrica entre las cargas, nosotros si ya leímos l a teoría sabemos que se trata de una fuerza de atracción ¿por qué de atracción?, porque al tener una carga con signo negativo, ésto hace que las cargas se atraigan, así que si sabemos eso, es momento de colocar nuestros datos y comenzar con la solución:
Hemos hecho referencia a “micros”, una unidad en notación científica que se expresa en una cantidad de base 10 elevada a la “-6”. Bien, ahora es momento de colocar a nuestra distancia. Aunque nuestra distancia está expresada en centímetros debemos hacer la conversión a metros para poder realizar el cálculo, recordemos que el “metro” es la unidad de medida del sistema internacional.
Tener en cuenta la constante de la ley de Coulomb:
Ahora procedemos a colocar nuestra fórmula y a sustituir nuestros datos:
Resultado: Por lo que tenemos una fuerza de atracción de -0.3031 Newtons.
Problema 6.- Una carga eléctrica de 3 microcoulombs se encuentran en el aire a 35 c m de otra carga. La magnitud de la fuerza con la cual se rechazan es de 6×10^-1 N. ¿Cuánto vale la carga desconocida? Solución: Este es un problema un poco diferente a los o tros dos que hemos resuelto. En este ejemplo se puede apreciar que no es la fuerza la que necesitamos calcular, sino a una carga desconocida, y eso implicará que nuestra fórmula principal tenga que despejarse. ¿No sabes como despejar? Dar click aquí. Bien, una vez que ya has aprendido a despejar, despejemos a la carga “q2”, quedando así nuestro despeje:
Ahora, sabemos que hay una carga “q1” equi valente a 3 microcoulombs, es decir:
Teniendo en cuenta el valor de la Fuerza y convirtiendo la distancia en metros. Aplicamos.
Ahora si sustituimos datos en nuestra fórmula ya despejada: Qué sería nuestro valor de carga. Respuesta: El valor de la carga “q2” es de 2.72×10^-6 C o lo que es igual a 2.72 microcoulombs.
