una cuarta carga para que la fuerza eléctrica sobre esta q 4 sea nula? Cual debería ser su valor? q 1 q 3 q 2 Fig. 1 (b) (c) Fig.

Transcripción

1 Físic III Práctic N 0 : Crg eléctric Problem. Clcule el cociente q/m entre l crg l ms e os prtículs iéntics cu fuerz e repulsión electrostátic tiene l mism mgnitu que l fuerz e trcción grvittori. Compre el vlor hllo con el cociente e/m e pr el electrón. Dtos: G = 6, 7 0 Nm 2 /kg 2 ; k = Nm 2 /C 2 ; m e = 9, 0 kg; e =, C. Problem 2. En un átomo e hirogeno, el electrón el protón están sepros un istnci 0 = m. Clculr l fuerz e trcción eléctric grvittori entre ellos clculr l rzón entre ests os fuerzs. Dtos: G = 6, 7 0 Nm 2 /kg 2 ; k = Nm 2 /C 2 ; m e = 9, 0 kg; m p = kg, crg protón=crg electrón=e = C. Problem. En un núcleo e helio, (que tiene os protones os neutrones) los protones están un istnci mei e =20-5 m. Clculr l fuerz e repulsión Colombin l e trcción grvittori entre ellos (los protones). Propong un eplicción posible pr que los núcleos no eploten por l repulsión eléctric. Problem 4. Clcule l fuerz grvittori entre os esfers e cm e rio e cobre seprs por un istnci e m. Si se retirr c esfer un electrón por átomo, cuál serí l fuerz e repulsión electrostátic entre mbs? Dtos: ρ Cu = 9 g/cm ; N A = ; M Cu = 6, 5 u. Problem 5. L figur muestr os crgs, q = q 2 =q 0 seprs por un istnci fij. () Encontrr el vlor e l fuerz eléctric que ctú sobre q. (b) Un tercer crg q igul ls nteriores se coloc como se muestr en l figur (b). Clculr l intensi e l fuerz eléctric sobre q. (c) Dóne ponrís Físic UNSAM 206 un curt crg pr que l fuerz eléctric sobre est q 4 se nul? Cul eberí ser su vlor? q q 2 () Fig. (b) Problem 6. Dos esfers conuctors iéntics, 2, poseen cnties igules e crg q 0 están fijs un istnci mu grne en comprción con sus rios R. Se repelen entre sí con un fuerz e F e. Supongmos hor que un tercer esfer iéntic ls nteriores,, l cul tiene un mngo islnte que inicilmente no está crg se toc primero con l esfer luego con l esfer 2 pr finlmente ser retir. Hllr l fuerz F entre ls esfers 2 en l nuev configurción. (Fig 2 ). () q q 2 F -F (b) (c) Fig. 2 () Problem 7. Tres prtículs crgs se encuentrn en líne rect seprs un istnci (Fig ). Ls crgs q q 2 están fijs mientrs que l q, que puee moverse, está en equilibrio bjo q F -F

2 l cción e ls fuerzs eléctrics. Hllr q en términos e q 2. q q 2 q Fig. Problem 8. En l figur 4, eterminr ls componentes horizontl verticl e l fuerz eléctric resultnte sobre l crg e l esquin inferior izquier el curo. Ls crgs están en reposo. +q -q emostrr que l conición e equilibrio es = ( q 2 L 2πε 0 mg )/. Problem 2. Dos crgs puntules positivs igules q 0 se mntienen seprs un istnci 2. Un tercer crg puntul e prueb q se coloc en un plno que es norml l líne que une mbs crgs, l mit entre ells. Determinr el rio R el círculo en ese plno pr el cul l fuerz sobre l prtícul e prueb es máim. L θ θ L +2q Fig.4-2q Problem 9. Dos crgs fijs - 2q 0 q 0 están seprs un istnci. Dóne se ebe ubicr un tercer q crg pr que l fuerz net sobre ell (q ) se nul? Cuál eberí ser el vlor e q pr que est conición se cumpl? q Fig.5 q Problem 0. Dos crgs puntules libres, q 4q están seprs un istnci L. Se coloc un tercer crg e mner que too el sistem está en equilibrio. () Hllr el signo l mgnitu (en términos e q) l ubicción e est tercer crg. (b) emostrr que el equilibrio es inestble si l tercer crg es negtiv es estble si l tercer crg es positiv. Problem. Dos pequeñs bols e ms m están colgno e hilos e se e longitu L poseen crgs igules q (fig. 5). Suponer que θ es tn chico que tnθ puee ser proimo por senθ. () Físic UNSAM 206 2

3 Práctic N 0 2: Cmpo eléctrico. Problem. Hllr el cmpo eléctrico (móulo irección) en el centro el curo e l figur. +q -2q eléctrico en P está o por E= 2 q 2 2 pe 0 4 (sugerenci: consierr l curupolo como os ipolos). -q +q q +2q Problem 4. Consierr un ipolo ubico lo lrgo e l irección z, consistente en os crgs q q seprs un istnci, (p=q.). () Demostrr que pr puntos e coorens (, 0) (con >>) el cmpo eléctrico vle E= p 4πε 0. Cuál es su irección? (b) Demostrr que pr puntos e coorens (0, z) (con z>>) el cmpo eléctrico vle E= p 2 pe 0 z. Cuál es su irección? z +q P P 2 +q -q Problem 6. L figur muestr un curupolo eléctrico, el cul const e os ipolos cuos efectos en puntos etremos no se cnceln totlmente. Demostrr que el vlor e E en el eje el curupolo en puntos un istnci z el centro (z>>) está o por E= Q 4 pe 0 z 4 one Q= 2q 2 se llm momento curupolr e l istribución e crgs. -q Problem 5. Un curupolo eléctrico está formo por cutro crgs puntules (cu sum es nul) colocs en los vértices e un curo e lo 2. El punto P se encuentr un istnci el centro el curupolo. Pr >> mostrr que el cmpo Físic UNSAM 206 Problem 7. L figur 6 muestr ls línes e cmpo que surgen e un etermin istribución e crgs. El espcimiento entre línes es constnte en c sección perpeniculr l

4 págin. Pero el espcimiento en B es el oble e one está el punto A. ()Si l mgnitu el cmpo en A es e 40 N/C, qué fuerz eperiment un electrón en el punto A? (b) Cuál es l mgnitu el cmpo en B l fuerz sobre el electrón en B? Fig.6 Problem 8. Dibujr culittivmente ls línes e cmpo socis con un isco elgo, circulr, crgo uniformemente, e rio R. (sugerenci: consierr como csos límites puntos mu cercnos l isco, one el cmpo es perpeniculr l superficie, puntos mu lejos, one el cmpo se prece l e un crg puntul). Problem 9. Tres crgs están ispuests en los vértices e un triángulo equilátero. Consierno ls línes e cmpo ebis Q -Q ientificr l irección e l fuerz que ctú sobre q ebio l presenci e ess otrs crgs A +q B -2q C Problem 2. A qué istnci lo lrgo el eje e un isco uniformemente crgo e rio R l intensi e cmpo es l mit que l que correspone un punto en el centro e l superficie el isco? Problem 22. A qué istnci lo lrgo el eje e un nillo crgo e rio R es máim l intensi el cmpo il? Problem 2. Un vrill no conuctor e lrgo L contiene un crg totl Q istribui uniformemente. Demostrr que E, en el punto P sobre l bisectriz perpeniculr está o por E= Q 2 pe 0 L ( L ) P Problem 20. Ls crgs q -2q están fijs seprs un istnci. () Encontrr E en los puntos A, B C. (b) Dibujr culittivmente ls línes e cmpo. /2 /2 Problem 24. Un brr no conuctor e lrgo L contiene un crg totl -Q istribui uniformemente. () Cuál es l ensi e crg linel e l brr? (b) Clculr l cmpo eléctrico en el punto P un istnci el etremo e l brr. (c) Si P estuviese mu lejos e l brr en comprción con L Porí l brr consierrse como un crg puntul? (Comprobrlo usno el límite en (b)). Físic UNSAM 206 4

5 -Q P L Problem 25. Dos brrs e longitu L, un con ensi e crg linel λ l otr con λ se isponen como se inic en l figur.. Hllr el cmpo eléctrico pr puntos ubicos un istnci el origen, sobre el eje. 2. Qué epenenci se esper el cmpo con cuno >>L? Discutir justificr prtir e lo clculo e (). Físic UNSAM 206 5