Discusion de Problemas 01

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<ul><li><p>Universidad de El Salvador Facultad de Ciencias Naturales y Matemtica Ciclo II 2013 Escuela de Fsica Fsica III (FIS3109, FIF3109) aml </p><p>Discusin 01 </p><p>1. Defina carga elctrica, ley de Coulomb, campo elctrico, principio de superposicin. 2. Qu propiedades posee la carga, el campo elctrico. 3. Defina que es carga por contacto y por induccin. 4. Qu es un dipolo elctrico? 5. Cuntos electrones se requieren para producir una carga de 1 C? 6. Un Gramo de masa de hidrogeno monoatmico contiene 6.021023 tomos A qu distancia del ncleo </p><p>deber separarse un electrn de un tomo de hidrogeno para que la fuerza de atraccin sea igual al peso del tomo? </p><p>7. Qu campo elctrico se requiere para sostener un electrn (masa = 9.11 10 31 kg) contra la gravedad? 8. Se colocan tres cargas puntuales, dos + q y una q, en los vrtices de un tringulo equiltero cuyos lados </p><p>miden L. Determine el campo elctrico en el centro del tringulo. 9. Se tienen cuatro cargas, cada una de magnitud 2.0 C. Dos son positivas y dos son negativas. Las cargas </p><p>estn fijas en los vrtices de un cuadrado, de modo que la fuerza sobre cualquier carga est dirigida hacia el centro del cuadrado. Encuentre la magnitud de la fuerza electrosttica neta experimentada por cualquiera de las cargas. </p><p>10. Una esfera de corcho, cuya masa m = 1.0 g y su carga es de 150 nC, cuelga de un hilo en una regin que tiene un campo elctrico horizontal uniforme de intensidad E = 1.0 104 N/C. Qu ngulo forma el hilo con la vertical? </p><p>11. Dos diminutas bolas de corcho semejantes de masa m estn colgadas de hilos de seda de longitud L, ambas con cargas iguales +q y en equilibrio con una distancia de separacin d y un ngulo respecto a la vertical como se muestra en la figura. Suponga que es pequeo de manera que Tan Sen , con esta </p><p>aproximacin demostrar que ( )1 32 02= d q L mg . </p><p>12. Dos cargas puntuales, cada una de 15 nC, estn en el eje x en x = 1.0 m y x = 1.5 m. Determine el campo elctrico como funcin de la posicin en el eje x. </p><p>13. Un electrn est situado en un campo elctrico uniforme de 1.5 104 N/C. Determine su aceleracin. 14. Tres cargas positivas de 1.0 10 5 C cada una, se colocan en cada vrtice de un tringulo equiltero de 10.0 </p><p>cm por lado. Calcule la fuerza sobre una cuarta carga de 1.0 10 8 C colocada a la mitad de uno de los lados del tringulo. </p><p>L </p><p>m </p><p>d </p><p>Escuela de Fsica, Universidad de El Salvador, ciclo II-2013 1 </p></li><li><p>15. Dos bolas idnticas de metal tienen una carga de +3nC y -12nC respectivamente. Ellas estn separadas por una distancia de 3cm. a) Calcule la fuerza de atraccin, b) Las bolas se ponen en contacto y se vuelven a separar 3cm. Encuentre la fuerza elctrica entre ellas. </p><p>16. Cuando se combinan dos cargas se obtiene una carga total de +9.00 C. Cuando las cargas estn separadas por 3.00 m, la fuerza ejercida por una carga sobre la otra tiene una magnitud de 8.00 10-3 N. Encuentre la cantidad de cada carga, si es que a) Cada una es positiva y b) tienen polaridades opuestas. </p><p>17. En el rectngulo que se muestra, una carga debe colocarse en el vrtice vaco a fin de hacer que la fuerza neta sobre la carga en el vrtice A apunte en la direccin vertical. Qu carga (magnitud y signo) debe colocarse en el vrtice vaco? </p><p>18. En la figura se muestran dos cargas positivas q 1 y q 2 fijas a una circunferencia. En el centro de la circunferencia las cargas producen un campo elctrico neto dirigido hacia arriba sobre el eje vertical. Determine la razn q 1 / q2 </p><p>19. Considera una espira semicircular cargada positivamente con una densidad por unidad de longitud uniforme y radio R como se muestra en la figura, encuentre el campo elctrico en el centro del semicrculo. </p><p>70.0 20.0 q 1 </p><p>q 2 </p><p> x </p><p>R </p><p>y </p><p>0 </p><p>+ 3.0 C </p><p>+ 3.0 C </p><p>+30C </p><p>A d 4d </p><p>Escuela de Fsica, Universidad de El Salvador, ciclo II-2013 2 </p></li><li><p>20. Una carga elctrica est uniformemente distribuida sobre un disco de radio a, con una carga total Q. Hllese el campo elctrico producido en un punto del eje perpendicular al disco, a una distancia z. </p><p>21. Se dobla una delgada varilla de vidrio en un semicrculo de radio r. Una carga +q se distribuye uniformemente en la mitad superior y una q en la inferior, como se muestra en la figura. Calcule el campo elctrico E en P, el centro del semicrculo. </p><p>22. Un filamento aislante de longitud L tiene una carga por unidad de longitud no uniforme la cual varia con =0(x-d). El filamento est orientado a lo largo del eje x, como se muestra en la figura. Encuentre la intensidad del campo elctrico en el origen. </p><p>23. Dos cargas puntuales positivas e iguales q son sostenidas separadas una distancia fija 2a. Se coloca una carga puntual de prueba en el plano normal a la lnea que une las cargas y a la mitad entre ellas. Determine el Radio R del crculo en este plano en el cual la fuerza que opera sobre la partcula de prueba alcanza su valor mximo. </p><p>Escuela de Fsica, Universidad de El Salvador, ciclo II-2013 3 </p></li><li><p>24. Dos esferas estn montadas sobre resortes horizontales idnticos y se encuentran sobre una mesa sin rozamiento, como se observa en la figura. Cuando las esferas estn sin cargar, la separacin entre ellas mide 5.0 cm. y los resortes estn sin estirar. Cuando cada esfera tiene una carga de + 1.6 C, la distancia se duplica. Si se supone que las esferas tienen un dimetro insignificante, determine la constante de los resortes. </p><p>25. Una partcula de masa 3.8 10 -5 Kg. y carga + 12 C se deja caer a partir del reposo en un regin en la que hay un campo elctrico constante de 470 N/C. a) Cul es la aceleracin de la partcula debido al campo elctrico? b) Cun rpido se mueve la partcula despus de haber recorrido 2.0 10 -2 m? </p><p>26. Dos barras delgadas de longitud L se encuentran a lo largo del eje x, una entre x=a/2 y x=a/2+L y la otra x=-a/2 y x=-a/2-L. Cada barra tiene una carga positiva Q distribuida uniformemente a todo lo largo. a) Calcule el campo elctrico producido por la segunda barra en puntos a lo largo del eje x positivo. b) Demuestre que la magnitud de la fuerza que una barra ejerce sobre la otra es </p><p>2 2</p><p>20</p><p>( )4 ( 2 )</p><p>Q a LF LnL a a L</p><p>+=</p><p> + </p><p>c) Demuestre que si a&gt;&gt;L, la magnitud de la fuerza se reduce a F=KQ2/a2. (Sugerencia: use el desarrollo ln(1+x)=x-x2/2+x3/3-.., mantenga los desarrollos por lo menos hasta el orden L2/a2). </p><p>5cm. </p><p>Escuela de Fsica, Universidad de El Salvador, ciclo II-2013 4 </p></li><li><p>27. En el compuesto CsCl (cloruro de cesio), los tomos de Cs se encuentran en los ngulos de un cubo, con un tomo de Cl en el centro de l. La longitud de lado del cubo es 0.40 nm. A los tomos de Cs les falta un electrn y el tomo de Cl aporta un electrn de exceso. a) Qu intensidad tiene la fuerza elctrica neta que opera sobre el tomo de Cl, resultante de los ocho tomos Cs mostrados? b) Suponga que el tomo de Cs marcado con una flecha no est presente (defecto del cristal). Cul es ahora la fuerza elctrica neta que acta sobre el tomo de Cl proveniente de los siete tomos de Cs restantes? </p><p>28. Considere un punto P a una distancia z del centro de un dipolo a lo largo del eje como se muestra en la figura. Demuestre que, con valores grandes de z, la magnitud del campo elctrico est dado por. </p><p>30</p><p>1 pE =2 z </p><p>29. Una carga positiva Q est distribuida uniformemente a lo largo del eje positivo de las y entre y=0 y y=a. hay una carga puntual negativa q sobre el eje positivo de las x, a una distancia x del origen. a) Calcule las componentes x e y del campo elctrico producido por la distribucin de carga Q en puntos sobre el eje positivo de las x, b) Calcule las componentes x e y de la fuerza que la distribucin de carga Q ejerce sobre q. </p><p>30. Calcule por integracin directa el campo elctrico generado por una cascarn esfrico de radio R y carga Q a una distancia r&gt;R y r</p></li></ul>