¿En qué posición hay que ubicar una tercera carga q3 para que la fuerza electrostática sobre ella sea nula? Realizar un esquema que represente las...

Posición de la tercera carga para una fuerza electrostática nula

Para que la fuerza electrostática sobre una tercera carga (q3) sea nula, se deben cumplir las siguientes condiciones:

• Las dos cargas que interactúan con q3 (q1 y q2) deben tener cargas opuestas.
• Las tres cargas deben estar alineadas en una misma línea recta.
• La distancia entre q3 y cada una de las otras dos cargas debe ser inversamente proporcional a la magnitud de su carga.

Pasos para determinar la posición de q3:

1. Esquema:

Dibuje un esquema que represente las tres cargas alineadas en una línea recta. Indique las cargas q1, q2 y q3, y las distancias entre ellas.

2. Cálculo de las fuerzas:

Calcule la fuerza que q1 ejerce sobre q3 (F13) y la fuerza que q2 ejerce sobre q3 (F23) utilizando la Ley de Coulomb:

F = k * (q1 * q3) / r^2

Donde:

• k es la constante de Coulomb (9 x 10^9 N m^2/C^2).
• q1 y q2 son las magnitudes de las cargas.
• q3 es la magnitud de la tercera carga.
• r es la distancia entre las cargas.

3. Suma vectorial de las fuerzas:

Sume vectorialmente las fuerzas F13 y F23 para obtener la fuerza total que actúa sobre q3.

4. Condición de fuerza nula:

Para que la fuerza sobre q3 sea nula, la suma vectorial de F13 y F23 debe ser igual a cero.

5. Resolución de la ecuación:

Plantee una ecuación utilizando la Ley de Coulomb y la condición de fuerza nula (F13 + F23 = 0). Resuelva la ecuación para obtener la distancia entre q3 y cada una de las otras dos cargas.

Respuesta:

c) Las opciones 1, 2 y 3 son correctas.

Explicación:

• La opción 1 es correcta porque las cargas deben tener cargas opuestas para que la fuerza neta sea nula.
• La opción 2 es correcta porque las fuerzas F13 y F23 deben sumarse vectorialmente para obtener la fuerza total sobre q3.
• La opción 3 es correcta porque la ecuación F13 + F23 = 0 permite determinar la posición de q3 para que la fuerza neta sea nula.

Ejemplo:

Supongamos que tenemos dos cargas, q1 = +2 μC y q2 = -4 μC, separadas por una distancia de 10 cm. La tercera carga, q3, tiene una magnitud de +1 μC. Para que la fuerza sobre q3 sea nula, debe colocarse a una distancia de 20 cm de q1 y 5 cm de q2.

Recursos adicionales:

• Wikipedia - Ley de Coulomb: https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulomb
• Khan Academy - Fuerza electrostática: [se quitó una URL no válida]