Guía metodológica para solución de ejercicios libro Física Tippen

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Universidad Autónoma de Querétaro[pic 2]

Escuela de Bachilleres

 Plantel Norte

Física II                                 Docente: Dr. Alejandro Bautista Meza

Guía metodológica para solución de ejercicios libro Física Tippens

Fuerza Eléctrica

Ley de Coulomb

1.  Dos esferas, cada una con una carga de 3 μC, están separadas por 20 mm. ¿Cuál es la fuerza de repulsión entre ellas?

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                              F = 202 N

2.  Dos  cargas puntuales de  -3 y +4 μC están separadas 12 mm en el vacío. ¿Cuál es la fuerza electrostática entre ellas?

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   F = 750 N, atracción

3.  Una particular alfa consiste en dos protones (qe = 1.6 x 10-19 C) y dos neutrones (sin carga). ¿Cuál es la fuerza de repulsión entre dos partículas alfa separadas  2 nm entre sí?  

qα = 2(1.6 x 10-19 C) = 3.2 x 10-19 C

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    F = 2.30 x 10-10 N

4. Suponga que el radio de la órbita del electrón en torno del protón, en un átomo de hidrogeno, es de aproximadamente 5.2 x 10-11 m.  ¿Cuál es la fuerza de electrostática de atracción?

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    F = 8.52 x 10-8 N

5.  ¿Cuál es la separación de dos cargas de -4 μC  si la fuerza de repulsión entre ellas es   200 N?

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     r = 26.8 mm

6. Dos cargas idénticas separadas por 30 mm experimentan una fuerza de repulsión de 980 N. ¿Cuál es la magnitud de cada carga?

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      q = 9.90 μC

7.  Una carga de 10 μC y  -6 μC  están separadas por 40 mm.  ¿Qué fuerza existe entre ellas? Las esferas se ponen en contacto por un momento y por unos cuantos segundos y luego se separan de nuevo por  40 mm.  ¿Cuál es la nueva fuerza?, ¿es de atracción o de repulsión?

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    F = 338 N, atracción

Primeramente cuando las esferas se tocan, Se neutralizan, las cargas de  6 μC y de 10μC, Dejando 4 μC para ser compartidos por las dos esferas, o +2 μC en cada esfera. Ahora de Nuevo se separan.

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                                            F = 5.62 N, repulsión

8.  Dos cargas puntuales se atraen inicialmente entre sí con una fuerza de 600 N. Si separación se reduce a un tercio de su valor de la distancia original, ¿Cuál es la nueva fuerza de atracción?

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Donde la distancia es  r1 = 3 r2

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  Desarrollando encontramos el valor de la fuerza

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  F2 = 5400 N

Fuerza electrostática resultante

9.  Una carga  +60 μC  se coloca 60 mm a la izquierda de una carga +20 μC.  ¿Cuál es la fuerza resultante sobre una carga de -35 μC colocada en el punto medio entre las dos cargas?  [pic 16]

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                  F13 = 2.10 x 104 N, dirigida a la izquierda

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   F13 = 2.10 x 104 N, dirigida a la derecha.

        FR = F13 + F23 = (-2.10 x 104 N) + (0.700 x 104 N)

             FR = -1.40 x 104 N, izquierda.

10.  Una carga puntual de  +36 μC se coloca  80 mm  a la izquierda de una segunda carga puntual de -22 μC. ¿Qué fuerza se ejerce sobre una tercera carga de  +10 μC colocada en punto medio de la distancia?

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                          F13 = 2025 N, dirigida a la derecha

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                   F13 = 1238 N, dirigida a la derecha.

FR = F13 + F23 = 2025 N + 1238 N

      FR = 3260 N, derecha.

1. En el problema anterior, ¿cuál es la fuerza resultante sobre una tercera carga de +12 μC colocada entre las otras cargas y a  60 mm de la carga de +36 μC?

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            [pic 24];  

   Ambas a la derecha, así a la suma de las fuerzas es:

  FR = F13 + F23 = 1080 N + 5940 N;    

 F = 7020 N, a la derecha.

12. Una carga de +6 μC está 44 mm a la derecha de una carga de -8 μC.   ¿Cuál es la fuerza resultante sobre una carga de  -2 μC que se encuentra 20 mm a la derecha de la carga de -8 μC?[pic 25]

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