Ejercicios de Ley de Coulomb

Vista previa del material en texto

Ejercicios de Ley de Coulomb y Soluciones
Ejercicio 1: Fuerza eléctrica entre dos cargas
Solución:
Dos cargas eléctricas están separadas por una distancia de 2 metros. La primera carga
tiene una magnitud de 3 microculombios y la segunda carga tiene una magnitud de -5
microculombios. Calcula la fuerza eléctrica entre las dos cargas según la Ley de Coulomb.
La Ley de Coulomb establece que la fuerza eléctrica entre dos cargas es directamente
proporcional al producto de las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia entre ellas. La fórmula para calcular la fuerza eléctrica es:
F = (k * |q1 * q2|) / r^2
Donde F es la fuerza eléctrica, k es la constante electrostática (k ≈ 8.99 x 10^9 Nm^2/C^2),
q1 y q2 son las magnitudes de las cargas, y r es la distancia entre las cargas.
En este caso, q1 = 3 μC = 3 x 10^-6 C, q2 = -5 μC = -5 x 10^-6 C, y r = 2 m. Sustituyendo
estos valores en la fórmula, obtenemos:
F = (8.99 x 10^9 Nm^2/C^2 * |3 x 10^-6 C * -5 x 10^-6 C|) / (2 m)^2
Calculando el valor absoluto del producto de las magnitudes de las cargas, obtenemos:
F = (8.99 x 10^9 Nm^2/C^2 * 15 x 10^-12 C^2) / 4 m^2
Simplificando los términos, obtenemos:
F = 3.37375 x 10^-3 N
La fuerza eléctrica entre las dos cargas es de 3.37375 x 10^-3 N.
Ejercicio 2: Fuerza electrostática entre dos cargas
Solución:
Dos cargas puntuales se encuentran a una distancia de 10 cm entre sí. Una de las cargas
es de +3 µC y la otra es de -5 µC. ¿Cuál es la fuerza electrostática entre las dos cargas de
acuerdo con la ley de Coulomb?
La ley de Coulomb establece que la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es
directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia entre ellas. La constante de proporcionalidad es k, conocida como
la constante de Coulomb, cuyo valor es 9 x 10^9 N m²/C².
Podemos calcular la fuerza electrostática entre las dos cargas utilizando la siguiente
fórmula: F = k * (q1 * q2) / r², donde F es la fuerza electrostática, k es la constante de
Coulomb, q1 y q2 son las cargas de las dos cargas puntuales y r es la distancia entre ellas.
Ejercicios de Ley de Coulomb y Soluciones
Sustituyendo los valores, obtenemos: F = 9 x 10^9 N m²/C² * (3 x 10^-6 C) * (-5 x 10^-6 C) /
(0.1 m)² = -135 N.
La fuerza electrostática entre las dos cargas es de -135 N, lo que significa que actúa en
dirección opuesta a la línea que las une.
Ejercicio 3: Carga neta en un objeto después de frotarlo con otro objeto cargado
Solución:
Un objeto neutro se frota con otro objeto cargado positivamente. Después del frotamiento, el
objeto neutro adquiere una carga de 2 µC. Si la carga del objeto cargado positivamente es
de +6 µC, ¿cuál es la carga neta del objeto después del frotamiento de acuerdo con la ley
de Coulomb?
La carga neta del objeto después del frotamiento es igual a la suma de las cargas de los
dos objetos.
La carga del objeto cargado positivamente es de +6 µC y la carga del objeto neutro después
del frotamiento es de +2 µC. Por lo tanto, la carga neta del objeto después del frotamiento
es de +8 µC.
La carga neta del objeto después del frotamiento es de +8 µC.
Ejercicio 4: Fuerza electrostática entre dos esferas cargadas
Solución:
Dos esferas de metal con cargas eléctricas se encuentran a una distancia de 0.5 metros
entre sí. La primera esfera tiene una carga de +2 µC y la segunda esfera tiene una carga de
-3 µC. ¿Cuál es la fuerza electrostática entre las dos esferas según la ley de Coulomb?
La ley de Coulomb establece que la fuerza electrostática entre dos cargas es directamente
proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia entre ellas. La constante de proporcionalidad es k, conocida como la constante de
Coulomb, cuyo valor es 9 x 10^9 N m²/C².
Podemos calcular la fuerza electrostática entre las dos esferas utilizando la siguiente
fórmula: F = k * (q1 * q2) / r², donde F es la fuerza electrostática, k es la constante de
Coulomb, q1 y q2 son las cargas de las esferas y r es la distancia entre ellas.
Sustituyendo los valores, obtenemos: F = 9 x 10^9 N m²/C² * (2 x 10^-6 C) * (-3 x 10^-6 C) /
(0.5 m)² = -108 N.
La fuerza electrostática entre las dos esferas es de -108 N, lo que significa que actúa en
dirección opuesta a la línea que las une.
Ejercicio 5: Carga necesaria para equilibrar una fuerza eléctrica
Solución:
Ejercicios de Ley de Coulomb y Soluciones
Un objeto de 0.1 kg se encuentra suspendido en el aire mediante un hilo aislante. La
aceleración debida a la gravedad es de 9.8 m/s². ¿Cuál es la carga necesaria en el objeto
para equilibrar la fuerza eléctrica debido a la gravedad de acuerdo con la ley de Coulomb?
La fuerza eléctrica debido a la gravedad se puede equilibrar con la fuerza eléctrica
utilizando una carga adecuada. La fuerza eléctrica entre dos cargas se calcula mediante la
ley de Coulomb.
En este caso, la fuerza eléctrica necesaria para equilibrar la fuerza gravitatoria es igual a la
masa del objeto multiplicada por la aceleración debida a la gravedad.
Utilizando la fórmula de la fuerza eléctrica de Coulomb, F = k * (q1 * q2) / r², podemos
despejar la carga q2 necesaria: q2 = (F * r²) / (k * q1).
Sustituyendo los valores, obtenemos: q2 = (0.1 kg * 9.8 m/s² * (0.1 m)²) / (9 x 10^9 N m²/C² *
q1).
La carga necesaria en el objeto para equilibrar la fuerza eléctrica debido a la gravedad
depende de la carga q1 del objeto, que no se especifica en el enunciado. Por lo tanto, no
podemos calcular el valor numérico de la carga necesaria sin conocer q1.