Fisica 2

Física II

Semestre 2012-2 SERIE 1 DE PROBLEMAS * (a entregar en la fecha de la 1era. Evaluación)

Ley de Coulomb 1.- Un electrón libre y un protón libre se colocan cada uno en campos eléctricos idénticos. Compare las fuerzas eléctricas en las dos partículas y compare sus aceleraciones.

R1= Las fuerzas son de igual magnitud y direcciones opuestas (use Ley de Coulomb para cada partícula concarga). R2 = Considerando que las masas son mp = 1.673x10-17 kg y me = 9.11x10-27 kg, entonces la aceleración (F = ma) del electrón será aprox. 2000 veces mayor que la del protón.
2.- Imagine dos cargas puntuales idénticas, separadas una distancia d. ¿En qué punto (distinto de infinito), una tercera carga de prueba experimentará una fuerza neta nula.

R= considerando nuevamente Ley de Coulomb,para cada carga, como la fuerza en la 3era carga es nula, entonces se cumple que: q3 /r322 = q3 / r132, por lo que la distancias serán iguales y q3 estará en el punto medio.
Campo eléctrico 3.- Un avión sobrevuela a través de una nube de tormenta a una altura de 2000 m (lo cual es una acción muy peligrosa debido a las turbulencias y posibilidad de descarga eléctrica). Si una concentración decarga de +40 C se encuentra por encima del avión a una altura de 3000 m dentro de la nube, y una concentración de carga de -40C está a una altura de 1000 m, ¿cuál es la magnitud y dirección del campo eléctrico que experimenta la aeronave?

R= las concentraciones de carga se consideran como cargas puntuales y generan las dos campos eléctricos sobre la aeronave apuntando hacia abajo (-^j). La sumavectorial de ambos campos da Etotal = 7.2x105 N/C 4.- Una carga Q está distribuida uniformemente a
lo largo del eje x desde x1 = - ½ L a x2 = +½ L, tal como se ve en la figura. La densidad de carga lineal es =Q/L. Se quiere determinar el campo eléctrico producido por esta carga lineal en un punto P sobre el eje x, en x = xp, donde xp < L. Encuentre el módulo del campo total E mediante laintegración sobre la línea de carga en el sentido creciente de x desde x1 = - ½ L hasta x2 = +½ L

Sugerencia: cambio de variable u = xp – x (con lo que du = - dx). El cambio de variable cuando x= - ½ L u = xp+1/2 L: cuando x = +1/2L u = xp - ½ L
GRM-21feb2012 * NOTA: Resolución individual o en equipos de 2 personas. pág. 1 de 4

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Semestre 2012-2 SERIE 1 DE PROBLEMAS * (a entregar en lafecha de la 1era. Evaluación)

Entonces el campoqueda como Dipolo eléctrico en un campo eléctrico 5a.- La molécula de HCl está formada por dos iones puntuales de H + y Cl - separados por una distancia de 1.0 Angstron. ¿Cuál es la magnitud del momento dipolar eléctrico p, en Cm, de la molécula? R= Sabiendo que p = qL = 1.60 x10-19 C (1x10-10 m) 5b. Un dipolo con un momento dipolar de módulo 0.03enm , forma un ángulo de 25° con un campo eléctrico uniforme de módulo 5x103 N/C. Determinar el módulo del momento de torsión que actúa sobre el dipolo. Determinar la energía potencial del sistema.

R= Sabiendo que e = carga fundamental, 1 nm = 1x10-9 m, determinar el resultado utilizando  = p E sen  U= - p E cos 

Para la resolución de los problemas de Ley de Gauss (6 y 7), deberá consultarun texto de Física Vol. 2 como guía. No olvide incluir la cita de la bibliografía consultada: Puede utilizar por ejemplo Ohanian/Markert, 2009
6.- Aplicando la Ley de Gauss, PARA UNA SIMETRÍA PLANA, determine el campo eléctrico de una lámina muy grande con carga uniforme y con densidad de carga  [=] C/m2. Después de haberlo resuelto con Ley de Gauss, compare su resultado con el obtenido a travésdel cálculo del campo eléctrico para una distribución continua de carga (Ejemplo 7, visto en clase)

GRM-21feb2012

* NOTA: Resolución individual o en equipos de 2 personas. pág. 2 de 4

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Semestre 2012-2 SERIE 1 DE PROBLEMAS * (a entregar en la fecha de la 1era. Evaluación)

R= utilizando una superficie de Gauss cilíndrica (cilindro vertical), el campo eléctrico es Ey =...