Patricia Araujo CI. 25171609, Ing Quimica.
Tarea #2
1.- Frota con vigor un peine contra tu cabello (seco) o sobre una prenda de lana, y acércalo a un fino y uniforme chorro de agua. Explica conceptualmente el fenómeno observado. Al pasar el peine por el cabello fuertemente fuertemente hemos provocado que ambos objetos quedaran cargados eléctricamente, de distinto signo, al producirse un paso de electrones de un objeto a otro. Cuando acercamos el peine al agua, aunque el líquido es eléctricamente neutro, efectuamos una inducción electrostática y provocamos la orientación de sus cargas eléctricas internas. Como consecuencia, las zonas del chorrito más próximas al peine se quedan parcialmente cargadas y son atraídas por éste. 2- ¿Por qué la carga se transifiere generalmente de electrones y no de protones? Por lo general la carga eléctrica es transmitida por los electrones ya que estas son las partículas con menor masa y disponen de mayor movimiento, un ejemplo es que estos giran alrededor del núcleo atomico. Si se aproxima un cuerpo con carga positiva a otro en estado neutro sin tocarlo, dentro del segundo cuerpo las cargas negativas son atraídas migrando hacia las cercanías del cuerpo inductor que las atrae por tener diferente signo, mientras que las cargas positivas quedan alejadas del cuerpo inductor; es decir, se produce una polarización interna en el cuerpo inducido. Desde el punto de vista de la química, esto se debe a las reacciones químicas, ya que en estas ocurren la transferencias de electrones de la capa mas externa del atomo por lo cual se necesita poca energía para realizar esta transferencia, mientras que en los protones se necesita aun mas energía ya que estos están enlazados con los protones, lo cual hace mas difícil la transferencia. 3.- ¿Por qué el polvo es atraído hacia un CD, luego de limpiarse con un paño seco? Al ir frotando el cd con un paño este va a ir cargándose con con electricidad estatica con una carga de polaridad opuesta al polvo, polvo, y al ser esto y acercar el cd al polvo, se atraen por las cargas opuestas.
4.- La constante de proporcionalidad k en la ley de coulomb es gigantesca, en unidades ordinarias; mientras que G, la constante de proporcionalidad en la ley de la gravitación de Newton es diminuta. ¿Que indica eso acerca de las magnitudes relativas de esas dos fuerzas? En primer lugar se debe recordar que la la constante de proporcionalidad k en la ley de coulomb tiene un valor y establece que “la magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”; mientras que la constante de proporcionalidad de la Ley de gravitación universal es y es presentada de esta manera “la fuerza de atracción entre dos masas es directamente proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.” Si prestamos atención nos damos cuenta que la ley de Coulomb se deriva de la Ley de Newton, solo que una trabaja con cargas puntuales y la otra trabaja con masas, aunque parecen bastantes parecidas existen grandes diferencias importantes, una de ellas es que la magnitud de la fuerza eléctrica de Coulomb depende del medio que separa las cargas mientras que la fuerza gravitacional es independiente del medio, es decir que la distancia mediante las cuales están separadas dos cargas intervienen en la magnitud a mayor distancia menor magnitud, es decir que la Ley de Coulomb es de unos 39 ordenes mas superior a la fuerza de gravitación universal.
5.- Dos piezas de plástico, una en forma de anillo completo y la otra con forma de la mitad de un anillo, tienen los mismos radio y densidad de carga. ¿Cuál campo eléctrico en el centro tiene la mayor magnitud? Argumenta tu respuesta Quien irradia mas líneas de campo en el centro, como ambas tienen la misma densidad de cargas como la ley de Gauss nos dice que la densidad de las líneas de cargas es proporcional al valor del modulo de campo en dicho punto, es decir rectamente proporcional a la intensidad del campo, es decir que la intensidad de carga y como las cargas son iguales al campo irradiado en el mismo.
6.- ¿Por qué la magnitud del campo eléctrico es cero a medio camino entre cargas puntuales idénticas?
Por lo anteriormente descrito, en el ejercicio 5, se dijo que dos cargas de igual magnitud y signo, producen una misma intensidad de campo eléctrico. Ahora bien si existe una distancia L que separa las dos cargas estás generarán un campo eléctrico de tal modo que en el punto medio de L es decir L/2 no existirá campo eléctrico ya que las líneas de campo no pueden cortarse ya que si dos líneas de campo se cruzan esto indicaría dos direcciones para el E (campo eléctrico) en el punto de intersección lo cual es imposible.
Tarea #1
1.-Supongamos que tenemos una carga puntual +Q la cual es encerrada por una superficie gaussiana esférica, la carga se encuentra en el centro de la superficie. Describa atendiendo a lo requerido en la proposición inicial, que ocurre con el flujo a través de la superficie en caso de: a.- La carga es triplicada: cuando se triplica la carga, el flujo eléctrico trambien se tripica ya que el flujo depende directamente de la carga b.- El volumen de la esfera se cuadriplica: el flujo seria exactamente el mismo porque como lo dije en la respuesta anterior el flujo solo depende de la carga y como esta sigue siendo la misma, igual el flujo. d.- La carga es ubicada en una posición no central: el campo eléctrico que "emana" de la carga puntual siempre es el mismo mientras que la superficie gaussiana siga encerrando la carga por lo que siempre "sale" lo mismo a través de la superficie. Lo que pasa en este caso, es que de un lado de la superficie "sale" más que de otro, pero el total se mantiene inalterado
2.- Fuerzas de acción a distancia: Son fuerzas que están presentes en los cuerpos que interactúan sin necesidad de estar en contacto directo, entre las cuales se encuentran: - Fuerza Gravitacional: Hasta el siglo XVII la tendencia de un cuerpo a caer al suelo era considerada como una propiedad inherente a todo cuerpo por l o que no necesitaba mayor explicación.
A primera vista parecería que el girar de los planetas alrededor del Sol y la caída de una manzana de un árbol poco tienen en común, sin embargo Isaac Newton intuyó que se trataba de dos manifestaciones de un mismo fenómeno físico. A la edad de 23 años, en un receso escolar debido a una epidemia desatada donde él estudiaba, se inspiró al ver caer una manzana desde un árbol a la tierra. Se le ocurrió comparar la fuerza que atraía a la manzana y la que debía atraer a la luna hacia la tierra; consideró que las aceleraciones producidas por dichas fuerzas deberían tener un mismo origen. La simple idea de que los movimientos celestes y terrestres estuvieran sujetos a leyes semejantes era un reto temerario a romper la tradición Aristotélica que imperaba en aquella época.
-Fuerza electroestática: En 1733 el francés Francois de Cisternay du Fay propuso la existencia de dos tipos de carga eléctrica, positiva y negativa, constatando que:§ Los objetos frotados contra el ámbar se repelen.§ También se repelen los objetos frotados contra una barra de vidrio.§ Sin embargo, los objetos frotados con el ámbar atraen los objetos frotados con el vidrio.Du Fay y Stephen Gray fueron dos de los primeros "físicos eléctricos" en frecuentar plazas y salones para popularizar y entretener con l a electricidad. Por ejemplo, se electriza a las personas y se producen descargas eléctricas desde ellas, como en el llamado beso eléctrico: se electrificaba a una dama y luego ella daba un beso a una persona no electrificada.En 1785 el físico francés Charles Coulomb publicó un tratado en el que se describían por primera vez cuantitativamente las fuerzas eléctricas, se formulaban las leyes de atracción y repulsión de cargas eléctricas estáticas y se usaba la balanza de torsión para realizar mediciones. En su honor, el conjunto de estas leyes se conoce con el nombre de ley de Coulomb. Esta ley, junto con una elaboración matemática más profunda a través del teorema de Gauss y la derivación de los conceptos
de campo eléctrico y potencial eléctrico, describe la casi totalidad de los fenómenos electrostáticos. Las líneas de fuerza Las líneas de fuerza se usaban en la época de Faraday, hacia 1820, para visualizar propiedades físicas. La contribución de Faraday fue la de usar las líneas para estudiar fenómenos muy poco comprendidos como la inducción electromagnética, las descargas electrostáticas e incluso, los fenómenos electroquímicos. Faraday tenía argumentos a favor del carácter físico de las líneas de fuerza. La curvatura de las líneas de fuerza magnéticas que se ponen de manifiesto en las limaduras de hierro sobre un papel encima del imán es un argumento de peso, pero no concluyente para demostrar la existencia de las líneas de fuerza magnética. Sin embargo, exactamente las mismas líneas de fuerza se obtienen mediante experimentos independientes; por ejemplo, cabe determinar a lo largo de que líneas se puede mover un cable sin que se produzca ninguna corriente inducida. La concordancia de los dos métodos demuestra que las líneas de fuerza son curvas y tienen existencia física. Emprendió una serie de experimentos que sirvieron para contrastar los aspectos de su teoría que más la distinguían de la concepción newtoniana: en concreto, averiguar si la propagación del campo requiere un cierto tiempo. Faraday nunca logró descubrir que las fuerzas eléctricas o magnéticas se propagan con velocidad finita a lo largo de las líneas de fuerza. Demostró en algunos casos cómo la teoría de campos podía utilizarse para explicar los fenómenos eléctricos y en otros, señaló posibles explicaciones. También había sugerido, indicado y tratado de captar un nuevo mode lo de la naturaleza como un campo de fuerzas.
