Informe De Ley De Coulomb

COULOMB, MÁS CARGADO QUE NUNCA…


6º FM
2012
Resumen:
Ésta práctica consistió en el análisis de un video de dos cuerpos puntuales cargados eléctricamente que interactuaban entre sí, con el fin de estudiar la relación entre ellos; basándose en la ley de Coulomb.

Introducción:
El objetivo de esta práctica es analizar el video dado; teniendo en cuenta leyes de la física, tal como la Leyde Coulomb. Con el fin de obtener el valor de las cargas presentes.
La carga eléctrica es una propiedad de la materia, se la puede encontrar de dos formas, negativa y positiva. Su unidad es el C (Coulomb), y se puede decir que es la cantidad de carga que pasa por un conductor en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un ampere. Además la carga tiene ciertas propiedades, como lo es que essimétrica, lo que significa que se distribuye igual en toda la materia; es invariante, lo que quiere decir que sin importar la unidad el valor es el mismo; se conserva, lo que quiere decir que la carga neta total existente nunca cambia; y por último está cuantizada, lo que significa que el modulo de cualquier carga tiene que ser múltiplo de la mínima carga existente, la del electrón; estaafirmación fue argumentada a través de experimentos que demostraron que la carga eléctrica puede transferirse únicamente en cantidades que son múltiplos enteros de la carga de un electrón. Además se sabe que las cargas que tienen igual signo (+,+) y (-,-) se repelen, y las que tienen distinto signo (+,-), (-,+) se atraen.
La Ley de Coulomb establece una relación entre dos cuerpos puntuales cargados, yla distancia entre ellos. La fuerza eléctrica ejercida por un cuerpo cargado sobre otro, depende directamente del producto de sus magnitudes e inversamente del cuadrado de su separación. Esta relación se expresa mediante la siguiente proporción: Feα q1q2r2. Para transformar esta proporción en una igualdad es necesario introducir una constante k, la cual equivale a 14πε0 y se aproxima al valor 8,99x 109 N.m2/C2; k depende de ε0, éste es un valor experimental llamado permitividad, y cambia según el medio; el valor que se emplea en esta práctica es 8.85-E-12 C2/N . m2, éste corresponde a la permitividad en el vacío.
Para que la relación de Coulomb se pueda establecer es necesario que las dos cargas que están interactuando estén en reposo y sean “puntuales”; este último término quiere decirque el tamaño de las cargas debe ser mucho menor que la distancia entre ellas.
Las fuerzas electromagnéticas en contraposición con la fuerza gravitatoria pueden tener un módulo positivo o negativo, lo cual significa que la fuerza puede ser de repulsión o atracción respectivamente.
Vale destacar algunas unidades pertenecientes a magnitudes estudiadas:
* Unidad de fuerza eléctrica: Newton(N)
* Unidad de carga: Coulomb(C)
* Unidad de K: N.m2/C2
* Unidad de longitud: metro(m)

Método experimental:
Para lograr el objetivo propuesto, primero se planteó un diagrama de descomposición de fuerzas, con el cual se logró apreciar las fuerzas actuantes sobre el cuerpo cargado B1.
El problema planteado en primera instancia fue determinar el valor de la carga de uno de loscuerpos (sabíamos que el valor de las dos cargas era igual); para hacer esto se debió realizar una serie de planteos de leyes físicas y despejarlos, para llegar así a una ecuación que nos indicara el valor de la carga.
Luego a través del Logger Pro se analiza el video, para llegar en última instancia al valor de la carga, mediante el estudio de la pendiente de la gráfica de la fuerza eléctricaen función del inverso del cuadrado del radio. Antes de obtener estos valores, se debió realizar los siguientes pasos:
1. Establecer una escala de referencia en el video, la cual corresponde a una regla de un metro en el inferior del mismo.
2. Establecer un par de ejes cartesianos, el cual su centro corresponde a la posición inicial de la bola B.
3. Establecer posición simultánea de...