Arreglos

Dado un campo eléctrico uniforme de intensidad 5x104 j N/C. Calcula:

a) La fuerza ejercida por este campo sobre un electrón. ¿Cómo podemos considerar el peso del electrón en relación a lafuerza eléctrica?

b) El tiempo que transcurre para que el electrón recorra 2cm dentro del campo y la rapidez que alcanza dentro de ese tiempo, suponiendo que parte del reposo. Dato: me= 9.11x10-31kg.

Solución:

a) F=q.E

= (-1.6x10-19) x5x104 j

F = -8x10-15 jN

Peso:

W= m.g

= 9.11x10-31(-9.81)

= -8.94x10-30 JN

Comopodemos observar el peso se puede considerar despreciable frente a la fuerza eléctrica que hemos calculado.

b) La fuerza constante producirá un MRUA en sentido contrario al campo, por lo tantopodemos hallar su aceleración por la primera ley de Newton, tenemos:

a =F/m

= (-8x10-15)/(9.11x10-31)

= -8.78x1015 j m/s2

Como dato también tenemos: v0 = 0 m/sEntonces aplicando las ecuaciones de MRUA calculamos el tiempo mediante:

2x10-12 = (1/2)a.t2 ; despejamos el tiempo:

t = (4x10-12)/(8.78x1015)

t = 2.13x10-9sAhora calculamos la rapidez:

v = a.t m/s

= 8.78x1015(2.13x10-9)

v = 1.87x107 m/s

Un electrón se proyecta en un campo eléctrico uniforme E= 103i N/C con unavelocidad inicial v= 106i m/s ¿Qué distancia recorrerá el electrón antes de detenerse? Dato: me = 9.11x10-31 kg.

Solución:

La fuerza constante producirá un MRUR en el sentido del campo, entoncesprocedemos a hallar la aceleración de dicho electrón:

a = F/m

= (q.E)/m

= (-1.60x10-19).(103i)/9.11x10-31

= -1.76x1014i m/s2

Aplicamos la ecuaciones del MRUA tenemos:

v= v0 + a.tcomo el electrón llega a detenerse su velocidad final será 0;

0= 106 – (1.76x1014).t

Despajando el tiempo:

t = 1.14x10-8 s

Ahora hallamos la distancia que recorre el electrón antes de...