Taller Fisica

Taller fisica II Campos Eléctricos. (Extraído de física tomo II de sears) Preguntas teóricas. Dos esferas de metal cuelgan de cordones de nailon, y cuando se les acerca una a la otra tienden a atraerse. Con base en esta sola información, analice todas las maneras posibles en que las esferas pudieran estar cargadas. ¿Sería posible que después de que las esferas se toquen quedaran pegadas? Explique su respuesta. Algunos de los electrones en un buen conductor (como el cobre) se mueven a rapideces de 106 m/s o más rápido. ¿Por qué no escapan volando del conductor? En una mesa libre de fricción, se liberan una carga puntual de masa m y carga Q, y otra carga puntual de masa m pero carga 2Q. Si la carga Q tiene una aceleración inicial a0, ¿cuál será la aceleración de 2Q: a0, 2a0, 4a0, a0/2 o a0/4? Explique su respuesta. Si usted camina sobre una alfombra de nailon y luego toca un objeto metálico grande, como una perilla, puede recibir una chispa y una descarga. ¿Por qué esto tiende a ocurrir más bien en los días secos que en los húmedos?¿Por qué es menos probable que reciba la descarga si toca un objeto metálico pequeño, como un clip sujetapapeles? Ejercicios. 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/s; esto dura 100 ms o menos. ¿Cuánta carga fluye entre el suelo y la nube en este tiempo? ¿Cuántos electrones fluyen en dicho periodo? El peso medio de un ser humano es de alrededor 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 pesode 650 N? Una carga negativa de 20.550 mC ejerce una fuerza hacia arriba de 0.200 N, sobre una carga desconocida que está a 0.300 m directamente abajo ella. a) ¿Cuál es la carga desconocida (magnitud y signo)? b) ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza que la carga desconocida ejerce sobre la carga de 20.550 mC? Tres cargas puntuales están en línea. La carga q3 =+5 nC está en el origen. La carga q2 =-3 nC se encuentra en x=4 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? Se colocan cuatro cargas eléctricas idénticas en las esquinas de un cuadrado cuyos lados miden L. a) En un diagrama de cuerpo libre, muestre todas las fuerzas que actúen sobre una de las cargas despreciando la fuerza de la gravedad. b) Encuentre la magnitud y la dirección de la fuerza total ejercida sobre una carga por las otras tres cargas. Campo eléctrico de la Tierra. La tierra tiene una carga eléctrica neta que origina un campo en los puntos cerca de su superficie, y que es igual a 150 N/C, dirigido hacia el centro del planeta. a)

¿Qué magnitud y signo de la carga tendría que adquirir un ser humano de 60 kg, para vencer su peso con la fuerza ejercida por el campo eléctrico terrestre? b) ¿Cuál sería la fuerza de repulsión entre dos personas, cada una con la carga calculada en el inciso a), separadas por una distancia de 100 m? ¿Es factible el uso del campo eléctrico de nuestro planeta como un medio para volar? ¿Por qué? Se lanza un electrón con rapidez inicial v0 = 1.60x 106 m/s hacia el interior de un campo uniforme entre las placas paralelas de la figura. Suponga que el campo entre las placas es uniforme y está dirigido verticalmente hacia abajo, y que el campo fuera de las placas es igual a cero. El electrón ingresa al campo en un punto equidistante de las dos placas. a) Si el electrón apenas libra la placa superior al salir del campo, encuentre la magnitud del campo eléctrico. b) Suponga que en la figura el electrón es sustituido por un protón con la misma rapidez inicial v0. ¿Golpearía el protón alguna de las placas? Si el protón no golpea ninguna de las placas, ¿cuáles serían la magnitud y la dirección de su desplazamiento vertical, a medida que sale de la región entre las placas? c) Compare las trayectorias que recorren el electrón y el protón, y explique las diferencias. d) Analice si es razonable ignorar los efectos de la gravedad en cada partícula.

La carga puntual q1 = -5 nC se encuentra en el origen y la carga puntual q2 =3.00 nC está sobre el eje x en x = 3.00 cm. El punto P se halla sobre el eje y en y = 4.00 cm. a) Calcule los campos eléctricos y en el punto P debido a las cargas q1 y q2. Exprese los resultados en términos de vectores unitarios. Dos cargas puntuales positivas q están colocadas sobre el eje x, una en x = a y la otra en x =-a. a) Calcule la magnitud y la dirección del campo eléctrico en x = 0. b) Obtenga la expresión para el campo eléctrico en puntos sobre el eje x. Use los resultados para graficar la componente x del campo eléctrico en función de x, para valores de x entre +4a y -4a.