Problemas de fisica electromagnetica

EJERCICIOS DE FÍSICA

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERÍA NEIVA

Sección 23.3 Ley de Coulomb 1. Suponga que 1.00 g de hidrógeno se separa en electrones y protones. Considere también que los protones se sitúan en el polo norte terrestre y los electrones, en el polo sur. ¿Cuál es la fuerza compresional resultante sobre la Tierra? 2. a) Calcule el número. de electrones en unpequeña alfiler de plata, eléctricamente neutra, que tiene una masa de 10.0 g. La plata tiene 47 electrones par átomo, y su masa atómica es de 107.87. b) Se añaden electrones al alfiler hasta que la carga neta es 1.00 mC. ¿Cuántas electrones se añaden por cada 109 electrones ya presentes? 3. Dos protones en una molécula están separadas por 3.80 x 10-10 m. a) Encuentre la fuerza electrostática ejercidapar un protón sobre el otro. b) ¿Cómo. se campara la magnitud de esta fuerza con la magnitud de la fuerza gravitacional entre las dos protones? c) ¿Cuál debe ser la razón entre la carga y la masa de una partícula si la magnitud de la fuerza gravitacional entre ella y una partícula es igual a 1a magnitud de la fuerza electrostática entre ellas? 4. ¿Un electrón puede permanecer suspendido entre unasuperficie horizontal aislante neutra y una carga positiva fija, q, a 7.62 m del electrón? ¿Esta observación es posible? Explique. 5. a) ¿Cuáles magnitudes iguales de carga deben colocarse sobre la Tierra y la Luna para hacer la magnitud de la fuerza eléctrica entre estas das cuerpos igual a la fuerza gravitacional? b) ¿Cuál sería el campo eléctrico sobre la Luna producida por la carga de la Tierra?6. En la fisión, un núcleo. de uranio -238, que contiene 92 protones, se divide en dos esferas más pequeñas, cada una can 46 protones y un radio de 5.9 x 10-15 m. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza eléctrica repulsiva que tiende a separar las dos esferas? [I] En la figura P23.7 se localizan tres cargas puntuales ubicadas en las esquinas de un triángulo. equilátero. Calcule la fuerza eléctrica netasobre la carga de 7.0 µC. 7.0µC

2.0µC FIGURA P23.7

-4.0µC

8. Dos cargas puntuales idénticas +q están fijas en el espacio y separadas por una distancia d. Una tercera carga puntual -Q puede moverse libremente y se encuentra inicialmente en repaso en un bisector perpendicular de la línea que conecta las dos cargas fijas a una distancia de la línea (Fig. P23.8). a) Muestre que si x espequeña en relación con d, el movimiento de -Q es armónico simple a lo largo del bisector, y determine el periodo de ese movimiento. b) ¿Qué tan rápido se mueve Q cuando está en el punto intermedio entre las dos cargas fijas? +q d/2

d/2 +q FIGURA P23.8

-Q

9. Cuatro cargas puntuales idénticas (q= + 10.0 µC) se localizan en las esquinas de un rectángulo. Las dimensiones del rectángulo son L =60.0 cm y W= 15.0 cm. Calcule la magnitud y dirección de la fuerza eléctrica neta ejercida sobre la carga en la esquina izquierda inferior por las otras tres cargas. 10. En la figura P23.10 se muestran tres cargas puntuales idénticas, cada una de masa m =0.100 kg y carga q, colgadas de tres cuerdas. Si las longitudes de las cuerdas izquierda y derecha son L= 30.0 cm y el ángulo = 45.0", determineel valor de q. 10.A En la figura P23.10 se muestran tres cargas puntuales idénticas, cada una de masa m y carga q, que cuelgan de tres cuerdas. Determine el valor de q en términos de m, L y .

, FIGURA P23.10 11. Dos pequeñas esferas de plata, cada una con 100 g de masa, están separadas 1.0 m. Calcule la fracción de los electrones de una esfera que deben transferirse a la otra para producir unafuerza atractiva de 1.0 x 104 N (aproximadamente una tonelada) entre las esferas. (El número de electrones por átomo de plata es 47, y el número de átomos por gramo es el número de Avogadro dividido por la masa molar de la plata, 107.87.)

12. Richard Feynman dijo una vez que si dos personas estuvieran paradas a una distancia de un brazo una de otra y cada una tuviera 1 % más de electrones...