Balanza de coulumb

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES
PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

CURSO:
FISICA II
TEMA:
BALANZA DE TORSION DE COULUMB
PROFESOR:
ING. JUAN RAMÓN DIAZ
ALUMNA:
RENATA LORENA VALDIVIA PAREDES
III SEMESTRE
2010

INTRODUCCIÓN
La mayor aportación de Coulomb a la ciencia fue en el campo de la electrostática y elmagnetismo, en el cual utilizó la balanza de torsión desarrollada por él. El artículo que describía esta invención contenía también un diseño para una brújula utilizando el principio de la suspensión de torsión. Su siguiente artículo brindó una prueba de la ley del inverso al cuadrado para la fuerza electrostática entre dos cargas. Coulomb murió en 1806, cinco años después de convertirse en presidentedel Instituto de Francia (antiguamente la Academia de Ciencias de París). Su investigación sobre la electricidad y el magnetismo permitió que esta área de la física saliera de la filosofía natural tradicional y se convirtiera en una ciencia exacta.

"La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas, es directamente proporcional al producto de ellas, e inversamente proporcional alcuadrado de la distancia que las separa"
Fue “La ley de Coulomb”, lo que pudo demostrar el ingeniero francés Charles-Augustin de Coulomb, cuando construyó una sensible balanza de torsión. Esto sucedió a fines del siglo XVIII, momento en el cual las investigaciones de los electricistas habían sido casi exclusivamente cualitativas.
Coulomb midió cuantitativamente la atracción y repulsión eléctricasy dedujo la ley que las gobierna. Su aparato, se asemeja a la varilla colgante, excepto que las cargas están confinadas a unas pequeñas esferas a y b.
Si a y b se cargan, la fuerza eléctrica sobre a tiende a retorcer la fibra de suspensión. Coulomb canceló este efecto de torsión al girar la cabeza de la suspensión en un ángulo s necesario para mantener a las dos cargas con determinadaseparación.
El ángulo s es entonces una medida relativa a la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga a. El aparato es una balanza de torsión; Cavendish empleó posteriormente un arreglo similar para medir las atracciones gravitatorias.
Los experimentos realizados por Coulomb y sus contemporáneos demostraron que la fuerza eléctrica que un cuerpo cargado ejerce sobre otro depende directamente del productode las magnitudes de las dos cargas e inversamente de del cuadrado de su separación. Esto es aquí F es la magnitud de la fuerza mutua que actúa sobre cada una de las dos cargas a y b; q1 y q2 son las medidas relativas de las cargas en las esferas a y b, y r es la distancia entre sus centros. La fuerza en cada carga que actúa a lo largo de la línea que une a las cargas. Las dos fuerzas apuntan ensentidos opuestos pero tienen magnitudes iguales, aun cuando las cargas sean diferentes.
Para convertir la proporcionalidad anterior en una ecuación, introduzcamos una constante de proporcionalidad, la cual representamos ahora como k. Así obtenemos, para la fuerza entre las cargas, la ecuación anterior que se llama ley de Coulomb, generalmente se cumple sólo para objetos cargados cuyas dimensionessean mucho menores que la distancia entre ellos. A menudo decimos que se cumple sólo para cargas puntuales. Nuestra creencia en la ley de Coulomb no se sabe cuantitativamente en los experimentos de Coulomb. Las mediciones de la balanza de torsión son difíciles de llevar a cabo, de manera que la exactitud que se obtiene es aproximada. Tales mediciones no podrían, por ejemplo convencernos de que elexponente de r en la ecuación anterior es exactamente 2 y no, digamos 2.01.
La ley de Coulomb se asemeja a la ley de la variación inversa del cuadrado de la distancia enunciada por Newton para la gravitación, F = Gm1m2/r2 , la cual tenía ya más de 100 años al momento en que se realizaron los experimentos de Coulomb. Ambas son leyes del inverso de los cuadrados; la carga q desempeña el mismo...