INFORME N°001/SEMESTRE II-2013 DE
: Harold Josué Paredes Mardini
E.P.
: Ingeniería Geológica
GRUPO
: 301
PARA
: Lic. Lenin Suca Huallata
ASUNTO
: Entrega del informe de laboratorio N° 1” Ley de Coulomb”
FECHA
: Puno, 10 de Octubre del 2013
Me dirijo a Ud. Para hacerle llegar mis saludos cordiales cordiales y simultáneamente el informe de laboratorio de física III, realizado realizado eldía lunes 21 de octubre del presente año y paso a decir lo siguiente: PRIMERO: Se detalla los objetivos, los equipos y aplicaciones, necesarios para realizar la práctica de laboratorio y su posterior análisis. análisis. SEGUNDO: Presentamos con la recolección de datos, el análisis de los mismos y luego su cuestionario. TERCERO: Se infiere con las conclusiones, acompañado de las observaciones (error de laboratorio) y la bibliografía. Cualquier información adicional o ampliatoria, estaré en su plena disposición, por eso es todo a cuanto tengo que informar.
HAROLD J. PAREDES MARDINI Rma.
122033
RM
LEY DE COULOMB 1. OBJETIVOS :
Verificar la ley de la inversa F ∞ .
Verificar la fuerza/relación de carga F∞ F∞ .
Determinar la constante de Coulomb. Encontrar el error relativo porcentual.
2.- APLICACIONES:
EJEMPLOS DE LA LEY DE COULOMB EN LA VIDA DIARIA: a. Se observan fuerzas en la naturaleza que tienen origen en una propiedad
de la materia que se llama carga eléctrica. Esta carga puede ser de dos tipos: positiva (+) o negativa (-). Al frotarse materiales distintos éstos adquieren carga eléctrica positiva o negativa dependiendo del material. "Cargas del mismo signo se repelen y cargas de signos contrarios se atraen." La ley de Coulomb dice, la fuerza eléctrica (F) que existe entre dos cargas (q1 y q2), medida en Newtons (N), es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) que las separa. Su fórmula es F= kq1 q2 a. r² Este invento se utiliza en la vida diaria cuando usamos tratamos de poner un imán en algún lugar y por más esfuerzos que hagamos no se puede, ya que ese lugar está cargado con la misma carga que tiene el lado por el que queremos pegar el imán, y solo cuando pongamos el imán del lado contrario, habrá un contacto.
b.Se observan fuerzas en la naturaleza que tienen origen en una
propiedad de la materia que se llama carga eléctrica. eléctrica. Esta carga LA INTERACCIONDE LA MATERIA La interacción eléctrica está en todas partes; es la responsable de la estructura de los átomos, del enlace de los mismos en las moléculas y del comportamiento mecánico de los materiales, como la elasticidad de los sólidos, la tensión superficial de los líquidos presión de los gases. Es la que gobierna las reacciones químicas y todos los procesos biológicos: ver, sentir, moverse, pensar y vivir. De hecho la única fuerza de origen no eléctrico que recibimos en la vida cotidiana es la fuerza de gravedad.
c.La manera en la que solemos conseguir esto es mediante la
triboelectricidad, o electricidad por frotamiento. ¡Otro nombre malísimo! Dicho mal y pronto, cuando se ponen en contacto dos objetos, mediante adhesión, golpes o frotamiento, en determinadas circunstancias, uno de ellos puede “robar” electrones al otro, de modo que uno se queda con un
exceso de electrones y el otro con un defecto de electrones, es decir, ambos quedan cargados (en el sentido de que tienen un desequilibrio entre los dos tipos de cargas). De ahí que el nombre no sea bueno: se puede lograr esta electrización por contacto frotando los cuerpos, pero hay otros medios. Si alguna vez has botado un balón de baloncesto y luego has sentido un chispazo al tocar otra cosa, sabes a lo que me refiero.
El caso más típico es el cepillarse el pelo con un cepillo o peine de plástico: a veces, el cepillo se lleva algunos electrones del pelo, con lo que el cepillo o el peine queda cargado negativamente y el pelo positivamente, y ambos se atraen (quién roba electrones a quién depende, en último término, de la naturaleza de los dos materiales a escala atómica y de sus “hambres de electrones” relativas). Estoy convencido de que has notado esto. Dicho en
términos de nuestras cargas de colores, el cepillo se ha llevado un poco de carga roja del pelo:
Tanto el pelo como el cepillo quedan cargados, y se atraen. Esto es precisamente lo primero que te pedí que qu e hicieras en el Experimento 1 del artículo anterior (si no lo hiciste, no pasa nada, puedes seguir entendiendo esto sin problemas aunque no lo hayas visto tú mismo): que frotases un cepillo o peine de plástico contra tu pelo. Ahora entiendes la primera de las dos cosas importantes que sucedieron durante el experimento – el cepillo “robó” algunos electrones a tu pelo. Pero para entender qué es lo que sucedió después (que, al acercar el peine al agua, el chorro de agua se curva y se acerca al peine de plástico) hace falta comprender el segundo método fundamental de electrizar una sustancia. Es posible desequilibrar las cargas de un cuerpo sin tocarlo; es decir, es posible inducir, indirectamente, un desequilibrio de cargas en un cuerpo, utilizando la maravillosa Ley de Coulomb. El resultado n o es que el cuerpo tenga más cargas positivas que negativas ni viceversa, de forma total, sino que la distribución de cargas sea diferente a la de antes, de modo que una parte del cuerpo quede cargada negativamente y la contraria positivamente. Esta electrización sin contacto, indirecta, se denomina inducción electrostática, y es lo que hiciste tú al acercar el cepillo de plástico al agua del grifo. Es evidente que lo que pasa al acercar el peine al agua no es trata de un fenómeno triboeléctrico, porque el peine nunca toca el agua, de modo que no ha podido “robarle electrones”. Si la materia realmente no tuviera
carga alguna, lo que viste al hacer el experimento nunca podría suceder. La clave de la cuestión es que tanto el cepillo como el agua son una superposición de verde y rojo; en el caso del agua, una superposición completa (el agua es “negra”), en el caso del cepillo, con un poco más de
rojo que de verde, porque robó electrones a tu pelo, con lo que tiene un ligero exceso de electrones, de carga roja. ¿Qué pasa al acercar el cepillo al agua? Que la Ley de Coulomb hace su aparición una vez más, y se produce la inducción electrostática. La situación, en gráficos de rojo y verde, es básicamente la siguiente (los dibujos, por si no lo habéis notado, son míos, no de Geli, así que la calidad es… bueno, la que es):
Inducción electrostática 1 Pero recuerda: el agua en el dibujo no es negra porque no tenga ninguna carga; es negra porque es la superposición de rojo y verde. Y ese rojo y ese verde sufren sendas fuerzas al acercar el cepillo… la carga roja es repelida, la carga verde atraída… y entonces se rompe la superposición
completa, porque las cargas se mueven dentro del agua: no mucho, como veremos más adelante, simplemente un poquito:
Inducción electrostática 2
El agua se ha electrizado, es decir, se hace ahora evidente que existen cargas en ella, aunque su carga total siga estando completamente equilibrada. Esta electrificación no es por contacto como antes, sino por un simple acercamiento: el agua se ha electrizado por inducción. Esta inducción, por cierto, no es la misma que la inducción de las ollas de inducción, a eso llegaremos más adelante en la serie. ¡Pero la cosa no acaba aquí! Ahora entra en juego, otra vez, la influencia de la distancia en la Ley de Coulomb: sí, el rojo del cepillo repele al rojo del agua y atrae al verde del
agua… pero el verde está más cerca. Como consecuencia, la atracción es
más fuerte que la repulsión, y el agua se acerca al cepillo. Incluso la carga negativa se acerca, porque las fuerzas internas del agua son más intensas que las que ejerce el cepillo, con lo que la carga verde que se acerca “tira”
del resto del agua, y todo el líquido se curva hacia el cepillo:
Inducción electrostática 3 La verdad es que verlo con tus propios ojos es mucho más revelador que leer mi descripción o ver los tristes diagramas, pero bueno. Según el agua sigue fluyendo hacia abajo y se aleja del cepillo, claro, las fuerzas de atracción y repulsión van desapareciendo hasta que no se notan, con lo que el líquido vuelve a caer verticalmente como si el cepillo no estuviera ahí, mientras que el agua “nueva” que cae del grifo, al
acercarse al cepillo cargado, sufre el mismo fenómeno. Pero, si has realizado este experimento y anteriormente entendiste la magnitud real de un culombio, creo que la conclusión debería ser clara: las cargas “desnudas” (sin ser solapadas por una carga igual de signo contrario) que
percibimos en la vida cotidiana son minúsculas comparadas con un culombio. Si no fuera así, esa leve y sutil fuerza que sufre el agua te bañaría en una ducha infernal, mientras que el cepillo se rompería en pedazos por las fuerzas cataclísmicas que sufriría. sufriría. Dicho de otro modo: cuando frotas el cepillo contra tu pelo, el desequilibrio entre cargas es una nimiedad comparado con la carga total, positiva y negativa, que hay en tu cuerpo. Fíjate que ya hemos dicho – y creo que deberías estar convencido – que un culombio “desnudo” originaría una fuerza de Coulomb catastrófica, con lo que cualquier desequilibrio de carga que hayas visto seguramente ha sido mucho más pequeño. Pero, igual que un culombio es mucho mayor que las cargas “desnudas” que has visto, la carga total de cada tipo en tu cuerpo es
muchísimo mayor que 1 C. Para que te hagas una idea, hay unos cuantos miles de millones de culombios (!) de carga negativa, y aproximadamente los mismos de positiva, en tu cuerpo. ¡Tela marinera!
3.- EQUIPOS Y MATERIALES:
Aparato de la ley de Coulomb
Electrómetro
Productores de carga
Fuente de alimentación(Kilo volt)
Cubo de hielo de Faraday
Data Studio Software
4.- DATOS EVALUADOS:
Dónde: D: distancia que hay entre las cargas. c: ángulo corregido.
N°-
d
1 2 3 4
20° 10° 3° 1°
0.01 m 0.05 m 1 cm 1.5 cm
5.-ANALISIS DE RESULTADOS:
v 182.8 129.8 17.1 12.0
CUESTIONARIO PARTE 1: 1. Defina detalladamente la ley de coulomb y detalle aplicaciones en la vida real.
Ley de Coulomb. La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Charles Augustin de Coulomb (17361806) midió cuantitativamente la atracción y repulsión eléctricas y dedujo la ley que las gobierna. La ley de Coulomb es válida sólo en condiciones estacionarias, es decir, cuando no hay movimiento de las cargas o, como aproximación cuando el movimiento se realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes. Es por ello que es llamada [[fuerza electrostática.]] En términos matemáticos, la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales q1 y q2 ejerce sobre la otra separadas por una distancia” d”.
APLICACIONES EN LA VIDA REAL
En la vida cotidiana son incontables incon tables los ejemplos, veamos algunos. Cuando intentas manipular una bolsa de polietileno, generalmente se desprenden trocitos que en la fabricación no se quitaron adecuadamente, debes luchar bastante para quitarte un trozo que se te "Pegó", ello se debe a que en alguna medida todos estamos "cargados" por la fricción de nuestra ropa, del aire, etc. esas cargas son opuestas a las del plástico y éste es atraído hacia nosotros y se nos pega. Si frotas una regla plástica contra tu ropa podrás ver como atrae pedacitos de papel colocados sobre una mesa. Pon dos globos inflados, los frotas y también puedes ver la acción de la fuerza coulombiana.
2. Calcular la inversa del cuadrado de los valores de distancia distancia e introducirlos en la tabla de datos (ángulo de torsión vs 1/ )
d
20° 10° 3° 1°
0.01 m 0.05 m 1 cm 1.5 cm
1/
3. Determinar la relación funcional entre la fuerza (que es proporcional al ángulo de torsión ( )) y la distancia (R).
4. Determinar la relación funcional entre la fuerza ( que es proporcional al ángulo de torsión( )) y la carga (q) (que es proporcional prop orcional a la tensión).
PARTE 2: 5. Utilice la constante de torsión para convertir el ángulo de giro a unidades de la fuerza de Newton.
6. Use este valor de la fuerza (F), el valor de la distancia de estos (R), y el valor de la carga para calcular la constante de Coulomb (k).
7. Cálculo de la constante de Coulomb con varios otros puntos de datos. Encuentre la media.
8. Compare el valor experimental con el valor aceptado de 8.99 x .Constante decoulomb Nm2/c2.
9. Halle el error porcentual relativo del punto (8).
6.-CONCLUSIONES:
La determinación de los objetivos se realizó de acuerdo a la guía. La ley de Coulomb influye bastante en nuestra vida cotidiana por eso es bueno que la conozcamos más a fondo.
7.-BIBLIOGRAFIA:
o
o
http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Campoelectrico/Electrico4.htm http://www.av.anz.udo.edu.ve/file.php/1/ElecMag/capitulo1/leyCoulomb.htm l
o
http://www.ecured.cu/index.php/Ley_de_Coulomb
o
http://www.jfinternational.com/mf/ley-de-coulomb.html
o
http://cosasveredesqueridosancho.blogspot.com/2009/02/las-leyes-fisicasaplicadas-la-vida.html
