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FISICA III —— Tarea 1: Ley de Coulomb y campo eléctrico
3. Dos pequeñas esferas están cargadas positivamente y la carga combinada es de 5; 0 10 5 C.
¿Cómo está distribuida la carga total entre las
esferas, si la fuerza repulsiva entre ellas es de 1; 0
N cuando las esferas están separadas 2; 0 m?.
Resp.: 1; 2 10 5 C y 3; 8 10 5 C.
FACULTAD DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE FISICA
TAREA # 1 Capítulos 1 y 2
FISICA III
LEY DE COULOMB Y CAMPO ELECTRICO
Profr. Terenzio Soldovieri C.
4. ¿Qué separación debe haber entre dos protones para que su fuerza eléctrica repulsiva sea
igual a su peso sobre la superficie de la Tierra?.
La masa de un protón es 1; 7 10 27 Kg y su carga
es +1; 6 10 19 C.
5. Dos esferas similares de masa m cuelgan de hilos de seda de longitud l y tienen cargas semejantes q, como se muestra en la figura 1. Suponer que es lo suficientemente pequeño como
para que tg ( ) t Sen ( ). Utilizando esta aproximación, (a) demostrar que
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TEXTOS
1. Resnick R. y Halliday D. Física, parte 2. 5ta edición. CIA. Editorial Continental S.A. de C.V. México.
2. Alonso M. y Finn E. Física, volumen 2: Campos y
Ondas. Fondo Educativo Interamericano S.A.
1970.
Ultima actualización: 12/01/2010.
Figura (1): Problema 5.
x=
q2 l
2 "o mg
1
3
donde x es la separación entre las esferas. (b)
1. La fuerza electrostática entre dos iones seme¿Cúanto vale q si l = 120 cm, m = 10 g y x = 5; 0
jantes que se encuentran separados por una discm?. Resp.: (b) 2; 4 10 8 C.
tancia de 5; 0 10 10 m es de 3; 7 10 9 N . (a) ¿Cuál
es la carga de cada uno de los iones? y (b) 6. Si las esferas del problema anterior son conduc¿cuántos electrones faltan en cada uno de los
toras, (a) ¿qué sucede si descargamos una de
iones?. Resp.: (a) 3; 2 10 19 C; (b) Dos.
ellas?, (b) obtener la nueva separación de equilibrio. Resp.: (a) Se tocan y luego se repelen; (b)
2. Dos cargas fijas, de +1; 0 10 6 C y 3; 0 10 6 C,
3; 1 cm.
están separadas por 10 cm entre sí. ¿Dónde se
debe colocar una tercera carga para que no 7. Las cargas y las coordenadas de dos partículas
sienta fuerza alguna?.
cargadas localizadas en el plano xy son: q1 =
Profr. Terenzio Soldovieri C. Dep. de Física, FEC-LUZ, 2010. República Bolivariana de Venezuela.
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+3; 0 10 6 C; x = 3; 5 cm, y = 0; 50 cm y q2 =
trico a 5 cm de ella tenga una magnitud de 2; 0
4; 0 10 6 C; x = 2; 0 cm, y = 1; 5 cm. (a) EnN=C?. Resp.: 5; 6 10 11 C.
contrar la magnitud y dirección de la fuerza re12. En la atmósfera terrestre existe un campo elécsultante sobre q2 y (b) ¿dónde deberíamos colo!
trico E con una magnitud promedio de alredecar una tercera carga q3 = +4; 0 10 6 C para que
dor de 150 N=C dirigido hacia abajo. Se desea
la fuerza resultante sobre q2 se anule?.
hacer “ flotar ” en este campo una esfera de
azufre cuyo peso es de 1; 0 lb, impartiéndole una
8. Dos esferas conductoras idénticas, con carga
carga. ¿Cuál debe ser la carga utilizada (en magde signo opuesto, se atraen con una fuerza de
nitud y signo)?. Resp.: 0; 030 C.
0; 108 N al estar separadas 0; 500 m. Las esferas
se interconectan con un alambre conductor y
13. Sobre una partícula de carga 2; 0 10 9 C aca continuación se desconectan. En esta nueva
túa una fuerza eléctrica hacia abajo de 3; 0
situación se repelen con una fuerza de 0; 0360 N .
10 6 C en un campo eléctrico uniforme. (a) ¿Cuál
¿Cuáles eran las cargas iniciales de las esferas?.
es la magnitud del capo eléctrico?, (b) ¿cuál
Resp.: 1; 0 10 6 C; 3; 0 10 6 C.
es la magnitud y dirección de la fuerza eléctrica ejercida sobre un protón colocado en este
9. (a) ¿Cuál es la magnitud de las cargas positivas
campo?, (c) ¿cuál es la fuerza gravitacional soiguales que deberían colocarse sobre la Tierra y
bre el protón?. Resp.: (a) 1; 5 103 N=C; (b) 2; 4
sobre la Luna para neutralizar su atracción gra10 16 N , arriba; (c) 1; 6 10 26 N.
vitacional?. (b) ¿Se tiene que conocer la distancia entre la Tierra y la Luna para resolver este
14. Tres cargas se colocan sobre los vértices de un
problema?. Se sabe que la masa de la Tierra
triángulo equilátero, tal como se muestra en la
y la Luna son, respectivamente, 5; 98 1024 Kg y
figura 3. ¿Cuál es la dirección de la fuerza sobre
7; 36 1022 Kg. Resp.: (a) 5; 7 1013 C; (b) No.
+q?.
10. ¿Cuál es la fuerza que actúa sobre la carga
del vértice inferior izquierdo del cuadrado mostrado en la figura 2?. Suponer que q = 1; 0 10 7 C
y a = 5; 0 cm. Las posiciones de las cargas son fijas.
Figura (3): Problema 14.
Figura (2): Problema 10.
11. ¿Cuál es la magnitud de una carga puntual
que se escoge de tal forma que el campo eléc-
15. Dos cargas iguales y opuestas de magnitud 2; 0
10 7 C están separadas 15 cm. (a) ¿Cuál es la
!
magnitud y dirección de E en un punto que se
encuentra a la mitad del camino entre las dos
cargas?, (b) ¿qué fuerza (en magitud y dirección) actuaría sobre un electrón colocado en
este punto?. Resp.: (a) 6; 4105 N=C, hacia la carga negativa; (b) 1; 0 10 13 N , hacia la carga
positiva.
Profr. Terenzio Soldovieri C. Dep. de Física, FEC-LUZ, 2010. República Bolivariana de Venezuela.
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16. (a) Localizar en la figura 4 el punto (o puntos)
para el (los) cual(es) el campo eléctrico es cero.
(Trácese un dibujo cualitativo que muestre a las
líneas de fuerza. Considérese que a = 5; 0 cm.
electrón que se encontraba en reposo, haciéndolo incidir después de 1; 5 10 8 s sobre la superficie de la placa opuesta, que se encuentra a
2; 0 cm de distancia. (a) ¿Cuál es la rapidez del
electrón cuando incide en la segunda placa?
y (b) ¿cuál es la magnitud del campo eléctrico
!
E ?. Resp.: (a) 2; 7 106 m=s; (b) 1; 0 103 N=C.
20. ¿Cuál es la aceleración de un electrón en un
campo eléctrico uniforme de 1; 0 106 N=C? y (b)
¿cuánto tiempo transcurre, si parte del reposo,
para que su rapidez sea de un décimo de la ve!
locidad de la luz?. Suponer que se cumple la
17. ¿Cuál es la magnitud y dirección de E en el
mecánica newtoniana. Resp.: (a) 1; 8 1017 m=s2 ;
centro del cuadrado en la figura 5?. Supóngase
(b) 1; 7 10 10 s.
que q = 1; 0 10 8 C y que a = 5; 0 cm.
Figura (4): Problema 16.
Figura (5): Problema 17.
!
18. Calcular la magnitud y dirección de E en el
punto P de la figura 6. Resp.: E = 1"o aq2 , a lo
largo de la bisectriz y apuntando hacia afuera
del triángulo.
Figura (6): Problema 18.
19. Entre dos placas con cargas contrarias existe
un campo elétrico costante. de la superficie de
la placa cargada negativamente se libera un
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