Problemas Resueltos De Física Ii
Páginas: 10 (2324 palabras)
Publicado: 10 de marzo de 2013
REPARTIDO N°1
Ejercicio 1.- Todos los objetos que nos rodean cotidianamente son eléctricamente neutros. Esto no nos permite apreciar el alcance y la magnitud de la fuerza electrostática. Para poner de manifiesto esto realice el siguiente cálculo. Determine la fuerza electrostática entre dos personas de 70 kg ubicadas a un metro si se quita a cada una el 0,01% de sus electrones. Ayuda: supongaque las personas están compuestas por agua (Peso molecular 18 g/mol) y utilice la relación [pic], donde N representa el número de partículas (moléculas de agua) y NA el número de Avogadro.
La fuerza de repulsión valdrá: [pic]
Moléculas de agua de la persona: [pic]2,342×1027 moléculas
Carga de cada persona q = 0,01%N e =(1,00×10-4)( 1,602×10-19)( 2,342×1027)= ) 3,752×104 C[pic]=[pic]1,27×1019 N
El peso de la Tierra es de 5,86×1025 N y el de la Luna 7,22×1023 N , por lo que si en lugar de ser haber sido 0,01% los electrones quitados a cada molécula, se hubiese quitado el 1%, la fuerza sería 1,27×1023 N (del orden del peso de la Luna)
Ejercicio 2.- (R.H.K 27.3) En el trayecto de retorno de un rayo típico (véase la figura) fluye una corriente de 2,5 ×104A durante 20 µs.¿Cuánta carga se transfiere en este proceso?.
[pic]= (2,5×104A) (205×10-6s)= 0,50 C
Ejercicio 3.- (R.H.K 27.3) ¿Qué cantidades iguales de carga positiva tendrían que ponerse sobre la Tierra y sobre la Luna para neutralizar su atracción gravitatoria? ¿Necesita usted conocer la distancia a la Luna para resolver este problema?
Fuerza gravitatoria [pic] (de atracción)
Fuerza electrostática[pic] (de repulsión si la carga es del mismo signo)
Igualando ambas fuerzas: [pic]
[pic]= 5,72×1013C
Ejercicio 4.- (R.H.K 28.4) En el experimento de Millikan, una gota de 1,64 µm de radio y 0,851g/cm3 de densidad se encuentra en equilibrio cuando se aplica un campo eléctrico de 1,92 × 105 N/C. Determine la carga en la gota, en términos de la carga de un electrón.
Densidad ρ = 0,851g/cm3 = 851kg/m3
Hay equilibrio entre el peso de la gota y la fuerza eléctrica: mg = FE= qE ( [pic]
La masa de la gota vale [pic]
[pic]=[pic]=8,03×10-19 C = 5e
Ejercicio 5.- (R.H.K- 27.7) Tres partículas cargadas se encuentran en una línea recta y están separadas por una distancia d como se muestra en la figura. Las cargas q1 y q2 se mantienen fijas. La carga q3, la cual puede moverse libremente,está en equilibrio bajo la acción de las fuerzas eléctricas. Halle q1 en términos de q2.
Como q3 está en equilibrio, las fuerzas debido a q1 y q2 (sobre q3) deben ser iguales y opuestas.
[pic][pic](( [pic]( [pic]([pic]
Ejercicio 6.- Suponga tres cargas como en la figura del ejercicio anterior. Las caras q1 y q3 son positivas e iguales.
a) Si q2 es negativa, ¿Está en equilibrio?, Si q2 espositiva, ¿Está en equilibrio?
b) ¿El equilibrio es estable o inestable? Considere que q2 se puede mover en cualquier dirección.
c) Si q2 está confinada a moverse sobre la recta que une las tres cargas, ¿qué tipo de equilibrio tiene?
Primeramente veamos en qué posiciones q2 puede estar en equilibrio.
Como la fuerza coulombiana entre dos cargas eléctricas es central (la dirección de lamisma es según la recta que une las 2 cargas), para que F12 y F32 se puedan anular, las tres cargas deben estar alineadas, de lo contrario no hay equilibrio.
El punto de equilibrio, será por tanto el punto medio del segmento que une a las cargas q1 y q3.
Si q2 puede moverse en cualquier dirección, el equilibrio no puede ser estable, como se verá en los análisis siguientes.
Supongamos que q2está restringida a moverse en la mediatriz (perpendicular que pasa por el punto medio).
Si q2 es positiva, las fuerzas entre las cargas son repulsivas. Si desplazo a q2 en sentido de la mediatriz, la fuerza neta tiende a alejarla, por lo que en este caso el equilibrio es inestable.
Si q2 es negativa, y se restringe a moverse sobre la mediatriz, entonces el equilibrio es estable (la fuerza...
Ejercicio 1.- Todos los objetos que nos rodean cotidianamente son eléctricamente neutros. Esto no nos permite apreciar el alcance y la magnitud de la fuerza electrostática. Para poner de manifiesto esto realice el siguiente cálculo. Determine la fuerza electrostática entre dos personas de 70 kg ubicadas a un metro si se quita a cada una el 0,01% de sus electrones. Ayuda: supongaque las personas están compuestas por agua (Peso molecular 18 g/mol) y utilice la relación [pic], donde N representa el número de partículas (moléculas de agua) y NA el número de Avogadro.
La fuerza de repulsión valdrá: [pic]
Moléculas de agua de la persona: [pic]2,342×1027 moléculas
Carga de cada persona q = 0,01%N e =(1,00×10-4)( 1,602×10-19)( 2,342×1027)= ) 3,752×104 C[pic]=[pic]1,27×1019 N
El peso de la Tierra es de 5,86×1025 N y el de la Luna 7,22×1023 N , por lo que si en lugar de ser haber sido 0,01% los electrones quitados a cada molécula, se hubiese quitado el 1%, la fuerza sería 1,27×1023 N (del orden del peso de la Luna)
Ejercicio 2.- (R.H.K 27.3) En el trayecto de retorno de un rayo típico (véase la figura) fluye una corriente de 2,5 ×104A durante 20 µs.¿Cuánta carga se transfiere en este proceso?.
[pic]= (2,5×104A) (205×10-6s)= 0,50 C
Ejercicio 3.- (R.H.K 27.3) ¿Qué cantidades iguales de carga positiva tendrían que ponerse sobre la Tierra y sobre la Luna para neutralizar su atracción gravitatoria? ¿Necesita usted conocer la distancia a la Luna para resolver este problema?
Fuerza gravitatoria [pic] (de atracción)
Fuerza electrostática[pic] (de repulsión si la carga es del mismo signo)
Igualando ambas fuerzas: [pic]
[pic]= 5,72×1013C
Ejercicio 4.- (R.H.K 28.4) En el experimento de Millikan, una gota de 1,64 µm de radio y 0,851g/cm3 de densidad se encuentra en equilibrio cuando se aplica un campo eléctrico de 1,92 × 105 N/C. Determine la carga en la gota, en términos de la carga de un electrón.
Densidad ρ = 0,851g/cm3 = 851kg/m3
Hay equilibrio entre el peso de la gota y la fuerza eléctrica: mg = FE= qE ( [pic]
La masa de la gota vale [pic]
[pic]=[pic]=8,03×10-19 C = 5e
Ejercicio 5.- (R.H.K- 27.7) Tres partículas cargadas se encuentran en una línea recta y están separadas por una distancia d como se muestra en la figura. Las cargas q1 y q2 se mantienen fijas. La carga q3, la cual puede moverse libremente,está en equilibrio bajo la acción de las fuerzas eléctricas. Halle q1 en términos de q2.
Como q3 está en equilibrio, las fuerzas debido a q1 y q2 (sobre q3) deben ser iguales y opuestas.
[pic][pic](( [pic]( [pic]([pic]
Ejercicio 6.- Suponga tres cargas como en la figura del ejercicio anterior. Las caras q1 y q3 son positivas e iguales.
a) Si q2 es negativa, ¿Está en equilibrio?, Si q2 espositiva, ¿Está en equilibrio?
b) ¿El equilibrio es estable o inestable? Considere que q2 se puede mover en cualquier dirección.
c) Si q2 está confinada a moverse sobre la recta que une las tres cargas, ¿qué tipo de equilibrio tiene?
Primeramente veamos en qué posiciones q2 puede estar en equilibrio.
Como la fuerza coulombiana entre dos cargas eléctricas es central (la dirección de lamisma es según la recta que une las 2 cargas), para que F12 y F32 se puedan anular, las tres cargas deben estar alineadas, de lo contrario no hay equilibrio.
El punto de equilibrio, será por tanto el punto medio del segmento que une a las cargas q1 y q3.
Si q2 puede moverse en cualquier dirección, el equilibrio no puede ser estable, como se verá en los análisis siguientes.
Supongamos que q2está restringida a moverse en la mediatriz (perpendicular que pasa por el punto medio).
Si q2 es positiva, las fuerzas entre las cargas son repulsivas. Si desplazo a q2 en sentido de la mediatriz, la fuerza neta tiende a alejarla, por lo que en este caso el equilibrio es inestable.
Si q2 es negativa, y se restringe a moverse sobre la mediatriz, entonces el equilibrio es estable (la fuerza...
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