GUIA DE ESTUDIO FÍSICA 4 COMÚN PREPARACIÓN PRUEBA COEFICIENTE DOS Nombre: Curso: Fecha:

Transcripción

1 I.MUNICIPALIDAD DE PROVIDENCIA CORPORACIÓN DE DESARROLLO SOCIAL LICEO POLIVALENTE ARTURO ALESSANDRI PALMA DEPARTAMENTO DE FÍSICA PROF.: Nelly Troncoso Rojas. GUIA DE ESTUDIO FÍSICA 4 COMÚN PREPARACIÓN PRUEBA COEFICIENTE DOS Nombre: Curso: Fecha: UNIDADES: Ley de Gravitación Universal- Electrostática OBJETIVO (S) DE APRENDIZAJE(S): 1.- Definir la Ley de Gravitación Universal de Newton. 2.- Aplicar la ecuación que define a la Ley de Gravitación Universal. 3.- Definir los conceptos básicos de la electrostática. 4.- Definir las formas de cargar un cuerpo. 5.- Diferenciar entre los conductores y dieléctricos. 6.- Aplicar la Ley de Coulomb APRENDIZAJES A TRABAJAR: Reconocer las variables presentes la Ley de Gravitación Universal Calcular, aplicando la ecuación vista en clases, las variables que intervienen en la Ley de Gravitación Universal. Ejemplificar las formas de cargar un cuerpo. Utilizar las ecuaciones de Newton y Coulomb para calcular las variables. HABILIDADES DEL PENSAMIENTO: Recordar- Identificar Aplicar Calcular - Analizar RECORDEMOS: Ley de la gravitación universal Newton dijo, la fuerza de atracción que experimentan dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Donde: = masa de los cuerpos [kg] = distancia [m] = Fuerza [N] = Constante de Gravitación Universal.

2 Al someter a una sola ley matemática los fenómenos físicos más importantes del Universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. El concepto de gravitación lograba de un solo golpe: -Revelar el significado físico de las tres leyes de Kepler sobre el movimiento planetario. -Resolver el intrincado problema del origen de las mareas -Dar cuenta de la curiosa e inexplicable observación de Galileo Galilei de que el movimiento de un objeto en caída libre es independiente de su peso. I. INSTRUCCIONES: Realiza los siguientes ejercicios. Utilice sistema internacional de unidades. -Recuerde revisar sus apuntes para salir de dudas -Puede utilizar calculadora 1.- Una masa de g y otra de 500 kg se encuentran separadas por 300cm, Cuál es la fuerza de atracción que experimenta la masa? 2.- La fuerza de atracción entre dos cuerpos de masas m1, y m2, que se encuentran separados una distancia d es F. Si la distancia se incrementa al triple, qué sucede con la magnitud de la nueva fuerza de atracción? 3.- Calcula la fuerza de atracción del Sol con los diferentes planetas. Sabiendo que la masa del Sol es aproximadamente 2 x Kg. Utilice el sistema internacional de unidades. Planeta Mercurio Venus Tierra Júpiter Saturno Distanci a media al Sol (Km) Planeta Urano Neptuno Distancia media al Sol (Km)

3 RECORDEMOS: Ley de Coulomb La Ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa. Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años después, pero fue Coulomb en 1785 quien la sometió a ensayos experimentales directos. Entendemos por carga puntual una carga eléctrica localizada en un punto geométrico del espacio. Evidentemente, una carga puntual no existe, es una idealización, pero constituye una buena aproximación cuando estamos estudiando la interacción entre cuerpos cargados eléctricamente cuyas dimensiones son muy pequeñas en comparación con la distancia que existen entre ellos. La Ley de Coulomb dice que "la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario". Es importante hacer notar en relación a la ley de Coulomb los siguientes puntos: a) cuando hablamos de la fuerza entre cargas eléctricas estamos siempre suponiendo que éstas se encuentran en reposo (de ahí la denominación de Electrostática); Nótese que la fuerza eléctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, dirección y sentido. b) las fuerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de Newton (ley de acción y reacción); es decir, las fuerzas que dos cargas eléctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en módulo y dirección, pero de sentido contrario: Fq1 q2 = Fq2 q1 En términos matemáticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales q 1 y q 2 ejerce sobre la otra separadas por una distancia r y se expresa en forma de ecuación como:

4 k es una constante conocida como constante Coulomb y las barras denotan valor absoluto. F es el vector Fuerza que sufren las cargas eléctricas. Puede ser de atracción o de repulsión, dependiendo del signo que aparezca (en función de que las cargas sean positivas o negativas). - Si las cargas son de signo opuesto (+ y ), la fuerza "F" será negativa, lo que indica atracción - Si las cargas son del mismo signo ( y ó + y +), la fuerza "F" será positiva, lo que indica repulsión. En el gráfico vemos que, independiente del signo que ellas posean, las fuerzas se ejercen siempre en la misma dirección (paralela a la línea que representa r), tienen siempre igual módulo o valor (q1 x q2 = q2 x q1) y siempre se ejercen en sentido contrario entre ellas. Recordemos que la unidad por carga eléctrica en el Sistema Internacional (SI) es el Coulomb. c) hasta donde sabemos la ley de Coulomb es válida desde distancias de muchos kilómetros hasta distancias tan pequeñas como las existentes entre protones y electrones en un átomo. II. INSTRUCCIONES: Observe las ecuaciones de la Ley de Coulomb que están en sus apuntes y aplíquelas para resolver los siguientes ejercicios. 1.- Explique y ejemplifique las formas de cargar un cuerpo. 2.- Enuncie la Ley de los signos. 3.- Defina: a) Carga eléctrica. Recuerde que debe estudiar los apuntes de la guía del Museo y de su libro

5 b) Dieléctrico. c) Conductor. d) Ley de Coulomb. 4.- Las fuerzas de interacción eléctrica que ejercen entre sí dos cargas puntuales son de igual módulo, tienen la misma dirección y son de sentido contrario. Esta afirmación es verdadera: A) sólo si las cargas tienen igual signo. B) sólo si las cargas tienen distinto signo. C) sólo si las magnitudes de las cargas son iguales. D) sólo si la distancia de separación entre las cargas es muy grande. E) siempre. 5.- En la figura se representan los cuerpos R y S de dimensiones pequeñas en comparación con la distancia que los separa. Tienen cargas 2q y 3q, respectivamente. Si F es la fuerza eléctrica que R ejerce sobre S, entonces la fuerza eléctrica que S ejerce sobre R debe ser igual a 6.- Cuando se reordenan las cargas en un conductor debido a la presencia de otro conductor, se dice que el conductor se ha electrizado por: A) frotamiento B) inducción C) polarización D) contacto E) Los conductores no se pueden electrizar 7.- Dos cargas de 1 C cada una, se ubican en el vacío a una distancia entre ellas de 1 m. Cuál es el valor de la fuerza eléctrica que se ejercen mutuamente? A) 9,8 N B) 1 N C) N D) N E) Depende del signo de las cargas 8.- El prefijo micro ( µ ) se usa para definir: A) Un millonésimo de ( 10-6 )

6 B) Un mil millonésimo de ( 10-9 ) C) Un billonésimo de ( ) D) Un mil billonésimo de ( ) E) Una trillonésima de ( ) 9.- Dos cargas puntuales Q1 = 4 x 10-6 [C] y Q2 = -8 x10-6 [C], están separadas 4[m] Con qué fuerza se atraen? 10.- Una carga positiva de 4µC se encuentra a 5mm de otra carga negativa de 6µC. Cuál es el valor de la fuerza? Qué significa el signo del resultado? 11.- La fuerza de atracción entre dos cargas puntuales, en el vacío, es de N. Si la distancia en que se encuentran separadas es de 0,5cm, el valor de la carga positiva es de 0,4µC, Cuál es el valor de la otra carga? 12.- Determina a qué distancia debemos colocar 2 cargas puntuales de +4 mc y 5µC para que se repelen con una fuerza de 0,01N 13.- Dos cargas puntuales de +3µC y -2µC situadas en el vacío, están separadas 50 cm a) Representar las fuerzas electroestáticas b) Calcula la intensidad de las fuerzas c) fuerzas si la distancia se duplicara 14.- Dos cargas separadas una distancia de 40 cm se atraen con una fuerza de 2 N si el valor de una de las cargas es de 6µC. Cuál es el valor y el signo de la segunda carga? Debe tener el claro que lo que aparece en esta guía es solo un repaso, por lo que debe revisar sus apuntes. A estudiar Todos tenemos sueños. Pero para convertir los sueños en realidad, se necesita una gran cantidad de determinación, dedicación, autodisciplina y esfuerzo. Jesse Owens