Coulombimetro pendular
Páginas: 6 (1499 palabras)
Publicado: 11 de febrero de 2012
“Fuerzas”
Para poder hablar de fuerzas necesitamos conocer primero a Charles Coulomb (1736-1806), físico francés cuyas principales aportaciones a la ciencia fueron en los campos de la electrostática y del magnetismo, en el trascurso de su vida también investigo la resistencia de los materiales y determino las fuerzas que afectan a objetos sobre vigas; así contribuyo al campo de la mecánicaestructural. Charles Coulomb midió las magnitudes de las fuerzas eléctricas entre objetos con carga, esto lo hizo por medio de una “balanza de torsión” la cual el mismo invento
(figura 1.5).
A partir de los experimentos realizados por Charles Coulomb, se pueden generalizar las propiedades de la fuerza eléctrica que hay entre dos partículas inmóviles con carga, para referirse a ello usamos eltérmino “carga puntual” la cual se refiere a una partícula de tamaño despreciable, ósea de tamaño cero la cual contiene carga. En base a experimentos es posible determinar la magnitud de una fuerza eléctrica que hay entre dos cargas puntales, la cual también es llamada “fuerza de Coulomb” esto en base a la ley de Coulomb, la cual es representada por la ecuación siguiente:
Fe= ke q1q2 r2
Donde ke esuna constante llamada “constante de Coulomb” cuyo valor es:
ke = 8.9876 x 109 N · m2/C2
(la unidad de medida es, Newton-Metro cuadrado por Coulomb cuadrado) esta constante también se puede representar como:
ke= 14πϵ0≈9x109Fm
En donde ϵ0 es una constante conocida como “permitividad del vacío” y cuyo valor es:
ϵ0 = 8.8542 x 10-12 C2 / N · m2 ≈ 10-936 π Fm
Cabe mencionar que una carga igual a1 C es aproximadamente igual a la carga de 6.24x1018 electrones o protones cuyas cargas equivalen a e = 1.60218 x 10-19 C la cual por cierto es la carga más pequeña conocida en la naturaleza, cabe mencionar que la carga del electrón y del protón son inversamente proporcionales (ósea de signo contrario).
La ley de coulomb establece que la fuerza F entre dos cargar puntuales q1 y q2 es:
1.- Dedirección igual a la de la línea que las une.
2.- Directamente proporcional al producto q1q2 de las cargas.
3.- Inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r entre ellas.
Al combinar ambas ecuaciones se puede obtener la siguiente ecuación:
F=q1q24πϵ0r2
Si se tienen mas de dos cargas puntuales, es posible usar el principio de superposición para así determinar la fuerza sobre unacarga en particular. El principio de superposición establece que si hay n-cargas (q1, q2,…qn) y estas se ubican respectivamente en puntos con vectores de posición r1, r2, … rn la fuerza resultante F sobre una carga q especifica localizada en el punto r es la suma vectorial de las fuerzas ejercidas sobre la carga q por cada una de las cargas q1, q2, …qn. Por ende la formula quedaría:
F12=q1q2r2 r12“Experimento”
Coulombimetro Pendular
Propósito para el cual fue diseñado: Verificar la validez de la ley de Coulomb
Croquis del prototipo
1.- Caja metálica
2.- Esferas de anime forradas en papel aluminio
3.- Ventana de plástico para observación
4.- Escala graduada
5.- Soportes móviles realizados con madera u otro material aislante
Dos esferas de anime de aproximadamente 3centimetros de radio se forran en papel aluminio como se muestra en la figura. Después se tienen que pesar en una balanza.
La lata debe ser abierta en la cara superior, y perforada lateralmente para colocar un visor plástico como se señala en la figura.
Las esferas se cargan a través de una regla plástica frotada previamente con un paño de nylon (6 y 7) y cuidadosamente colocadas en los soportes (5)sostenidos por hilos aislantes, en el interior de la caja (1) evitando que estas se descarguen por contacto con otros objetos o con las paredes de la caja metálica.
Encuentre la carga sobre las esferas:
Dos pequeñas esferas idénticas cargadas, cada una con una masa de 3.0x10-2kg, cuelgan en equilibrio como se muestra en la figura. La longitud de cada cuerda es 0.15m y el angulo es 5.0....
Para poder hablar de fuerzas necesitamos conocer primero a Charles Coulomb (1736-1806), físico francés cuyas principales aportaciones a la ciencia fueron en los campos de la electrostática y del magnetismo, en el trascurso de su vida también investigo la resistencia de los materiales y determino las fuerzas que afectan a objetos sobre vigas; así contribuyo al campo de la mecánicaestructural. Charles Coulomb midió las magnitudes de las fuerzas eléctricas entre objetos con carga, esto lo hizo por medio de una “balanza de torsión” la cual el mismo invento
(figura 1.5).
A partir de los experimentos realizados por Charles Coulomb, se pueden generalizar las propiedades de la fuerza eléctrica que hay entre dos partículas inmóviles con carga, para referirse a ello usamos eltérmino “carga puntual” la cual se refiere a una partícula de tamaño despreciable, ósea de tamaño cero la cual contiene carga. En base a experimentos es posible determinar la magnitud de una fuerza eléctrica que hay entre dos cargas puntales, la cual también es llamada “fuerza de Coulomb” esto en base a la ley de Coulomb, la cual es representada por la ecuación siguiente:
Fe= ke q1q2 r2
Donde ke esuna constante llamada “constante de Coulomb” cuyo valor es:
ke = 8.9876 x 109 N · m2/C2
(la unidad de medida es, Newton-Metro cuadrado por Coulomb cuadrado) esta constante también se puede representar como:
ke= 14πϵ0≈9x109Fm
En donde ϵ0 es una constante conocida como “permitividad del vacío” y cuyo valor es:
ϵ0 = 8.8542 x 10-12 C2 / N · m2 ≈ 10-936 π Fm
Cabe mencionar que una carga igual a1 C es aproximadamente igual a la carga de 6.24x1018 electrones o protones cuyas cargas equivalen a e = 1.60218 x 10-19 C la cual por cierto es la carga más pequeña conocida en la naturaleza, cabe mencionar que la carga del electrón y del protón son inversamente proporcionales (ósea de signo contrario).
La ley de coulomb establece que la fuerza F entre dos cargar puntuales q1 y q2 es:
1.- Dedirección igual a la de la línea que las une.
2.- Directamente proporcional al producto q1q2 de las cargas.
3.- Inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r entre ellas.
Al combinar ambas ecuaciones se puede obtener la siguiente ecuación:
F=q1q24πϵ0r2
Si se tienen mas de dos cargas puntuales, es posible usar el principio de superposición para así determinar la fuerza sobre unacarga en particular. El principio de superposición establece que si hay n-cargas (q1, q2,…qn) y estas se ubican respectivamente en puntos con vectores de posición r1, r2, … rn la fuerza resultante F sobre una carga q especifica localizada en el punto r es la suma vectorial de las fuerzas ejercidas sobre la carga q por cada una de las cargas q1, q2, …qn. Por ende la formula quedaría:
F12=q1q2r2 r12“Experimento”
Coulombimetro Pendular
Propósito para el cual fue diseñado: Verificar la validez de la ley de Coulomb
Croquis del prototipo
1.- Caja metálica
2.- Esferas de anime forradas en papel aluminio
3.- Ventana de plástico para observación
4.- Escala graduada
5.- Soportes móviles realizados con madera u otro material aislante
Dos esferas de anime de aproximadamente 3centimetros de radio se forran en papel aluminio como se muestra en la figura. Después se tienen que pesar en una balanza.
La lata debe ser abierta en la cara superior, y perforada lateralmente para colocar un visor plástico como se señala en la figura.
Las esferas se cargan a través de una regla plástica frotada previamente con un paño de nylon (6 y 7) y cuidadosamente colocadas en los soportes (5)sostenidos por hilos aislantes, en el interior de la caja (1) evitando que estas se descarguen por contacto con otros objetos o con las paredes de la caja metálica.
Encuentre la carga sobre las esferas:
Dos pequeñas esferas idénticas cargadas, cada una con una masa de 3.0x10-2kg, cuelgan en equilibrio como se muestra en la figura. La longitud de cada cuerda es 0.15m y el angulo es 5.0....
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