Download F y Q - Agrega

FyQ
Tarea
Fecha:
Unidad 6 Tarea 3
Alumno/a:
Los rayos han asustado a la humanidad desde hace siglos. La mitología griega consideraba
que eran las armas que Zeus utilizaba contra sus enemigos y con las que sometió a los titanes.
A los celtas les hacían temer que el cielo se les fuera a desplomar sobre la cabeza y aún hoy
existe una conciencia de que son muy peligrosos y forma parte de expresiones populares como
moverse “a la velocidad del rayo” o “mal rayo te parta”.
Imagen de José Eugenio Gómez bajo licencia Creative Commons
Un rayo es sencillamente una descarga de electricidad estática acumulada en una nube, que
se produce de forma violenta liberando luz y energía térmica. Según la teoría más extendida, la
carga estática se acumula en la nube a través del continuo roce de cristales de hielo.
En una nube, especialmente en las de tormenta, hay pequeños cristales de hielo en
suspensión. Estos cristales chocan entre sí cediéndose electrones unos a otros. Así, se cargan
con estos electrones sobrantes, de forma parecida a un peine cuando nos peinamos o un
jersey de lana al ser frotado.
De esta manera, algunos cristales de hielo se cargan positivamente y otros negativamente. Los
cristales positivos ascienden y van a las zonas periféricas de la nube y los negativos a la parte
inferior y central.
Vamos a suponer que se ha formado una nube de tormenta y que en su parte inferior ha
adquirido una carga de -25 C,
1) ¿Qué número de electrones en exceso tiene? (carga del electrón =1.6·10-19 C.
2) Vamos a fijarnos ahora en dos partículas de hielo iguales que se encuentran en la base de la
nube. Si las partículas tienen una carga de 3 μC y están a una distancia de 2 cm ¿Cuál es la
fuerza que se ejercen ellas? Supón que entre ellas hay vacío.
Al cargarse negativamente la parte baja de la nube, por inducción aparece una carga positiva
sobre la superficie terrestre, creando entre ambas un campo eléctrico uniforme de 1.5·106 N/C.
3) Las líneas del campo, perpendiculares a la superficie terrestre, ¿hacia donde van dirigidas?
4) Un protón (carga =1.6·10-19 C; masa = 1.7·10-27 kg) que se encuentra en ese campo
eléctrico, ¿qué fuerza experimenta?
5) El protón del apartado anterior es acelerado por el campo eléctrico y adquiere una velocidad
de 1.2·107 m/s. ¿Cuál es la diferencia de potencial entre el punto de partida y el de llegada del
protón?
6) Si la diferencia de potencial que has obtenido en el apartado anterior es la que hay entre la
nube y el suelo, ¿cuál es la energía del rayo que descarga totalmente la nube?
7) Si el rayo dura 10 ms (milisegundos), ¿qué intensidad de corriente ha circulado entre la nube
y el suelo?
Seguramente sabrás que hay una manera sencilla de determinar a qué distancia se ha
producido un relámpago si medimos el tiempo que tardamos en escuchar el trueno
correspondiente.
8) Explica cómo calcularías esta distancia si tras ver el relámpago tardas 5 s en escuchar el
trueno.