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TALLER N° 1

PREGUNTAS

1. Si usted desprende dos tiras de cinta adhesiva trasparente del mismo carrete y de inmediato las deja colgando una cerca de la otra, se repelaran mutuamente. Si luego pega el lado con adhesivo de una con el lado brillante de la otra y las separa, se atraerán entre sí. Dé una explicación convincente donde intervenga la trasferencia de electrones entre las tiras de cinta en esta secuencia de eventos. Rta: Las cintas se repelan durante el momento del corte por la carga eléctrica que se genera durante el rozamiento del corte. Y cuando se doblan se atrae por que los electrones de disipan por medio de la cinta adhesiva. 2. La fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas se hace más débil a medida que aumenta la distancia. Suponga que la fuerza eléctrica fuera independiente de la distancia. En este caso ¿un peine cargado haría que un aislante neutro se polarizara, como en la figura 21.8? ¿Por qué? ¿El aislante neutro seria atraído por el peine? Otra vez ¿Por qué? Rta: Porque los electrones viajarían independientemente de la distancia cargando y atrayendo el aislante hacia el peine que se encuentra cargado positivamente formando entre si un puente electromagnético estable. 3.

Algunos de los electrones en un buen conductor (como el cobre) se mueven a rapideces de 10´6 m/sg o más rápido. ¿Por qué no escapan volando del conductor? Rta: Porque el cobre genera una barrera de contención que permite que los electrones solo circulen libremente en la superficie de dicho metal.

4. Defienda el siguiente enunciado: ¨Si en todo el universo solo hubiera una partícula cargada eléctricamente, el concepto de carga eléctrica carecería de significado¨ Rta: Se tendría que modificar totalmente el significado de carga eléctrica, porque al existir una sola partícula cargada eléctricamente no podría interactuarse con nada ya que es la única, debido a esto no se formaría un campo eléctrico no pudiendo crearse la materia.

5. Se puede utilizar la envoltura de plástico para alimentos al cubrir un contenedor, estirándola en la parte superior y luego presionando las partes que cuelgan contra los lados. ¿Por qué es pegajosa? (Sugerencia: la respuesta incluye la fuerza eléctrica) ¿La envoltura para alimentos de adhiere a sí misma con igual tenacidad? ¿Por qué? ¿Funcionaria con contenedores metálicos? Otra vez ¿Por qué? Rta: - El plástico es pegajoso porque la capa superior de dicho material tiene una carga opuesta a la de la capa inferior de este lo que hace que este se atraiga. - Si unimos la capa superior a sí misma no se adhiere igual si lo hiciéramos con la capa inferior, debido a que estaríamos uniendo cargas de un mismo valor y esto llevaría a que se repelen. - No funcionaria con contenedores metálicos ya que estos tiene una carga igual al del plástico y con llevaría a que se repelen.

EJERCICIOS

1. Los relámpagos ocurren cuando hay un flujo de carga eléctrica (sobre todo electrones) entre el suelo y los cumulonimbos (nubes de tormenta). La tasa máxima de flujo de carga en un relámpago es de alrededor de 20.000 C/sg; esto dura 100us o menos. ¿Cuánta carga fluye entre el suelo y la nube en este tiempo? ¿Cuántos electrones fluyen en dicho periodo? Rta: Q relámpago= 20.000 C/sg t = 100µsg I= 20 kA = Q/t Q= I t=20 kA × 100µs = 20000 C/s × 10^-6 s = 0.02 C La carga que fluye entre el suelo y la nube es de 0.02 C 1 e- = -1.602 × 10^-19 C N = Q/e N = (-0.02 C) / (-1.602 × 10^-19 C/e) = 1.248 × 10^17 e N = 1.248 × 10^17 e / 10^18 e/Ee = 0.1248 Ee La cantidad de electrones que fluye es de 0.1248 Ee 2. Estime cuantos electrones hay en su cuerpo. Haga todas las suposiciones que crea necesarias; pero diga con claridad cuáles son. (sugerencia: la mayoría de átomos de su cuerpo tienen números iguales de electrones, protones y neutrones). ¿Cuál es la carga combinada de todos estos electrones? 3. El peso medio de un ser humano es de alrededor es de 650 N. Si dos personas comunes tienen, cada una, una carga excedente de 1.0 coulomb, una positiva y la otra negativa, ¿qué tan lejos tendrían que estar para que la atracción eléctrica entre ellas fuera igual a su peso de 650 N? Rta: Persona 1: w1= 650 N Persona 2: w2= 650 N Fe: Fuerza Eléctrica. F21= - F12 = Fe

q1= +1C q2= -1C

F21= 1/ 4π × |q1 × q2| / r2 Fe= 1 / 4π × (q1)2 /r2 r2= 1 / 4π × (q1)2 / Fe r = √ 1/ 4π × (q1)2 / Fe r = √ 9 × 109 × (1)2 / 650 r = 3721,042 m Para tener una fuerza eléctrica de 650 N, necesitan estar a una distancia de 3721,042 m. 4. En un experimento en el espacio, se mantiene fijo un protón y se libera otro desde el reposo a una distancia de 2.50 mm. A) ¿cuál es la aceleración inicial del protón después de liberarlo? B) elabore diagramas cualitativos (sin números) de aceleración-tiempo y la velocidad- tiempo, para el movimiento del protón liberado. 5. Tres cargas puntuales están en línea. La carga q3 = +5.00 nC está en el origen. La carga q2 = -3.00 nC se encuentra en x = +4.00 cm. La carga q1 está en x = +2.00 cm. ¿Cuál es q1 (magnitud y signo), si la fuerza neta sobre q3 es igual a cero? 6. Dos cargas puntuales se localizan sobre el eje y como sigue: la carga q1 = -1.50 nC está en y = - 0.600 m y la carga q2 = +3.20 nC se halla en el origen (y = 0). ¿Cuál es la fuerza total (magnitud y dirección) ejercida por estas dos cargas sobre una tercera q3 = +5.00 nC que se ubica en y = -0.400m? 7. Dos cargas puntuales se localizan en el eje x del modo siguiente: la carga q1= +4.00 nC está en x = 0.200 m, y la carga q2 = +5.00 nC está en x = -0.300 m ¿Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza total ejercida por estas dos cargas, sobre una carga puntual negativa q3 = -6.00 nC que se halla en el origen?