Según la ley de Coulomb, la fuerza entre dos cargas
eléctricas es proporcional al producto de las cargas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Esto se expresa por la
ecuación que vemos a dcha.
F es la fuerza, q1 y q2 las cargas implicadas y la
distancia entre ellas.
K es una constante, que en el vacío (y aprox en el aire) vale 9·109
En la ecuación hay que incluir el signo de las cargas, por
lo que si q1 y q2 tienen igual signo se repelen, y si el signo es diferente, se
atraen.
Ejemplo de ejercicio: Supon dos cuerpos de 2kg, cada uno con 10^26e-. Uno está fijo Enel suelo y otro en la vertical del primero, a 100m de él. Mediante frotamiento pierden una fracción de 1/50 000 000 de e- cada uno
Nos preguntan:
a) ¿Cuál será su nueva carga eléctrica? b)¿Con qué fuerza interactúan? c) A qué distancia deberían estar para que el cuerpo superior evitase, estando la fuerza eléctrica y el peso equilibrados?
a) La nueva carga es el producto del número total de e- por la fracción de los que pierden y por la carga del electrón:
Q=10^26×(1/50 000 000)×1.6×10-19=+0.32 C, es positiva porque pierden e-, que tienen carga negativa.
b) Para calcular la fuerza, aplicamos la ley de Coulomb: F=Kq1q2/R^2=9×10^9×0,32×0,32/100^2= 92160N, brutal para un cuerpo de 2Kg. Al ser de repulsión, el superior asciende:
Ft=F-mg=92160-2×9.8=92140.4N
a=Ft/m=92140.4/2=46070.2 m/s2!!!!. Es mucha aceleración para un sólido. Lo normal es que se produzca una descarga, o arco voltaico para restablecer la carga
c) Hay que igualar el peso y la fuerza eléctrica: mg=Kq1q2/R^2. Despejando R^2=(Kq1q2/mg)=(9×10^9×0.32×0.32/19.6)=4.7×10^7. R=6850m de altura
Ejemplo de ejercicio: Supon dos cuerpos de 2kg, cada uno con 10^26e-. Uno está fijo Enel suelo y otro en la vertical del primero, a 100m de él. Mediante frotamiento pierden una fracción de 1/50 000 000 de e- cada uno
Nos preguntan:
a) ¿Cuál será su nueva carga eléctrica? b)¿Con qué fuerza interactúan? c) A qué distancia deberían estar para que el cuerpo superior evitase, estando la fuerza eléctrica y el peso equilibrados?
a) La nueva carga es el producto del número total de e- por la fracción de los que pierden y por la carga del electrón:
Q=10^26×(1/50 000 000)×1.6×10-19=+0.32 C, es positiva porque pierden e-, que tienen carga negativa.
b) Para calcular la fuerza, aplicamos la ley de Coulomb: F=Kq1q2/R^2=9×10^9×0,32×0,32/100^2= 92160N, brutal para un cuerpo de 2Kg. Al ser de repulsión, el superior asciende:
Ft=F-mg=92160-2×9.8=92140.4N
a=Ft/m=92140.4/2=46070.2 m/s2!!!!. Es mucha aceleración para un sólido. Lo normal es que se produzca una descarga, o arco voltaico para restablecer la carga
c) Hay que igualar el peso y la fuerza eléctrica: mg=Kq1q2/R^2. Despejando R^2=(Kq1q2/mg)=(9×10^9×0.32×0.32/19.6)=4.7×10^7. R=6850m de altura
Ejercicios (Fíjate en el ya resuelto)
Un cuerpo de 2 Kg pierde
por fricción una fracción de 1/10000000 de todos los electrones que posee (6·1025e-).
Si cada electrón tiene una carga de 1.6·10-19 C: a)Cuántos electrones ha
perdido b)Cuál es su carga eléctrica?
•Este
cuerpo se encuentra libre y en reposo a 1000 m de una esfera que tiene la misma
carga pero negativa? ¿Con qué fuerza se atraen? ¿A cuántas veces el peso del
cuerpo equivale?
· Tenemos dos cuerpos de 100kg cada uno, con cargas de +10 mC y otra de -10 mC (miliculombios, pasa a Culombios) y situadas ambas en el eje de las x . Una está en 2i y otra en 102 i (Unidades del SI=metros). Calcula la fuerza que actúa entre las cargas. ¿es de atracción o repulsión? ¿Cuál sería la aceleración inicial de los cuerpos?
· Tenemos dos cargas positivas de 5·10-4 C cada una. Una está fija a la altura del suelo. La otra de 40kg, está situada en la vertical de la primera a una altura tal que se queda levitando (En equilibrio entre el peso y la repulsión electrostática, ni sube ni baja). determina la fuerza debida al peso que actúa sobre el cuerpo que levita. Emplea la ley de Coulomb para saber a que altura tiene que estar el segundo cuerpo.
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