Guia 2 Paola

 

Ley de Coulomb Laboratorio Coulomb Laboratorio virtual de Fuerzas Eléctricas 1 (Esta actividad está diseñada para ser trabajada en línea.) Coulom lomb b  de Simula Simulacio ciones nes In Inter teract activa ivas s PhET PhET en la Este labora Este laborator torio io usa la Ley de Cou Universidad de Colorado Boulder, bajo la licencia de CC-BY 4.0 https://phet.colorado.edu/sims/html/coulombs-law/latest/coulombs-law_es.html

Nota sobre el aprendizaje previo: Los estudiantes deben haber completado Globos y electricidad estática y Travoltaje Laboratorio Virtual o Virtual  o actividades con objetivos de aprendizaje similares. Objetivos de Aprendizaje: Los Aprendizaje: Los estudiantes serán capaces de 1. Determinar Determinar qué qué hace hace que que una una fuerza fuerza sea atractiva atractiva o repulsiva repulsiva 2. Explicar Explicar la tercera tercera ley de Newton Newton para para las las fuerzas fuerzas electrostáti electrostáticas cas 3. Relacionar Relacionar la magnitud magnitud de de la fuerza electro electrostátic státicaa con las cargas cargas y la distancia distancia entre ellas ellas 4. Usar medicio mediciones nes para determinar determinar la constant constantee de Coulomb Coulomb Revisa tu comprensión: Electrici ctricidad dad Estática Está tica y luego colgado 1. Dos globos fueron frotados en un suéter como en el Globos y Ele como en la imagen de abajo. Explica por qué crees que se apartan y lo que podría afectar lo lejos que estarán.  

Al tener rozamiento los globos con el sueter quedan cargados negativamente, por lo tanto, si tenemos dos sistemas con carga negativa se repelen cuando se acercan; esto es debido a la Fuerza eléctrica.  

Desarrolla tu comprensión: 2. Abre la ventana Escala Macro Macro y  y explora las fuerzas entre dos cuerpos cargados.

1 Actividad  Actividad Original de Trish Loeblein. Loeblein. Traducción de Diana López. Mayo 2020.

 

Explica tu comprensión: 3.  3. Determina qué hace que una fuerza sea atractiva o repulsiva. Describe tus experimentos y observaciones con algunos ejemplos. La fuer fuerza za ac actu tuaa en entre tre las ca carg rgas as de un unaa form formaa radi radial al;; esto esto es de debi bido do a qu quee inversamen samente te proporcional proporcional al cuad cuadrado rado de la distan distancia cia que separa las carga cargass y es inver  proporcional al producto a la la constante eléctrica con las cargas (q1 y q2). q2).

En este ejemplo, la Fig 1 se muestra que las q1 como la q2 tienen el mismo signo positivo (rojo) con 10 micro Coulomb; muestra el vector de la fuerza eléctrica aumenta de forma proporcional a las cargas. Por lo tanto estan en repulsión las dos cargas.

 

En este ejemplo, la Fig 2 se muestra que las q1 tiene signo negativo (azul) y q2 tiene signo positivo (rojo) con 10 micro Coulomb; muestra las flechas (vector fuerza) que hay atracción entre la q1 y q2. Todo es gracias gracias al principio principio de la electroe electroestatic staticaa que dice que estudia la interacción entre cargas eléctricas en reposo. 4. ¿Qué evidencia observas que la tercera ley de Newton se aplica a las fuerzas electrostáticas? La tercera ley de Newton, es acción y reacción. En este caso hay dos cargas q1 y q2 que ambas tienen el mismo signo, por lo tanto hay se repelen y el vector fuerza actua sobre la q1 pero a su vez ejerce en q2.   5. ¿Cómo varía el valor de la fuerza electrostática con el valor de las cargas? El vector fuerza varia respecto al signo de las cargas. Por ejemplo, si son de ambos signos se repele cuando se acercan y por el contrario, si hay dos cargas con diferente signo se van atraer.   6. ¿Cómo varía el valor de la fuerza electrostática con la distancia entre ellos? El valor de la fuerza varia respecto a la magnitud que tenga el vetor fuerza ya que la distancia es inversamente proporcional. Debido a esto entre ,as fuerza de interación tenga las cargas menos distancia tendran entre ellas. Usa tu comprensión: 7. La ecuación de Coulomb se utiliza para determinar la fuerza entre 2 cuerpos cargados separados  por una distancia:

Las variables son k (constante de Coulomb), q (carga del cuerpo en Coulombs, C), r (distancia entre cuerpos en metros), y F (fuerza electrostática en Newton, N). 1. Usa mediciones mediciones para determin determinar ar la constante constante de de Coulomb Coulomb para al al menos 2 situacio situaciones. nes. Muestra tu trabajo e incluye una imagen de los experimentos. Verifica tu valor con la investigación e incluye citas.

Q1= -9x10^-6 C,

Por lo tanto: Q2= 10x10^-6 C

 

F= 323,552N ; r= 0,05m Se obtiene un para cargas de diferente sigo un K= K= -8,9875x10^9 Nm^2C^-2

Q1= 9x10^-6 C, Q2= 10x10^-6 C F= 323,552N ; r= 0,05m Para cargas de mismo signo K = 8,9875x10^9 Nm^2C^-2

La constante de Coulomb es K= 9 x10^9 Nm^2C^-2 en el vacio, depende del medio y suele expresarce en función de otra constante denominada permitividad electrica del medio E (epsilon) http://virtual2.unillanos.edu.co/mod/book/view.php?id=131218&chapterid=245   2. Usando tu tu valor de de k, determina determina la fuerza fuerza electrostát electrostática ica para estas 2 situacio situaciones: nes: i. La carga de -4C esta a 3 cm de una carga de 5C.

La fuerza teoricamente |F|= -199,722N

 

ii. Un electrón tiene una carga de -1.6x10-19C y un protón tiene una carga de 1.6x10-19C. En un átomo de hidrógeno, la distancia entre ellos es de 5.3x10 -11m. Determina la fuerza electrostática entre ellos. F= -8,20x10^-8 N c. 

  Abre la simulación completa de Ley de Coulomb para Coulomb para comprobar tu trabajo. Describe cómo

utilizaste la simulación e incluye imágenes de apoyo. En la simulación me pude guiar mediante la observación y las lectura que hice sobre el libro de la plataforma en el capitulo Ley de Coulomb, entonces, empece a observar que el vector fuerza depende de la distancia y como es innversamente  proporcional se obtiene que a mayor mayor distancia menos fueza en atracción en el caso de que las cargas sean de diferente signo.

Se puede evidenciar que a menos distancia mayor fuerza

 

Cuando dos cargas tienen el mismo signo en la simulación se puede observar que cuando se acercan las dos cargas hay una fuerza de repulsión mayor. Con una q1= 6µC y una una q2= 2µC

El resultado que se obtiene cuando las dos cargas tienen diferente signo es que el vector fuerza disminuye a una mayor distancia.

8. Explica las semejanzas y diferencias entre las fuerzas electrostáticas y las fuerzas grav gravitacionales. itacionales. Semejanzas En ambas leyes la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia Son fuerzas centrales que actúan en la dirección de la recta que une a las masas o

Diferencias La fuerza eléctrica esta asociada a la carga y la fuerza gravitacional a la masa. La K (constante de Coulomb) depende del medio; G no depende del medio

 

cargas Son conservativas

La fuerza entre cargas es repulsiva y atractivas; en la fuerza entre masas es solo atractivas.