La fuerza eléctrica contra la fuerza gravitatoria PDF

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Fg

La fuerza eléctrica contra la fuerza gravitatoria una partícula a (alfa) es el núcleo de un átomo de helio. Tiene una masa de m=6.64x10-27 kg y una carga de q=+2e-3.2x10-19 c. Compare la fuerza de la repulsión eléctrica entre dos partículas a con la fuerza de la atracción gravitatoria que hay entre ellas. Solución: Este problema implica la ley de newton de la fuerza de gravedad F g entre partículas y la ley de coulomb para la fuerza eléctrica Fe entre cargas puntuales, Se pide comparar dichas fuerzas, por lo que la incógnita es la razón de ambas fuerzas, Fe/Fg Magnitud de fuerza de repulsión eléctrica Fe=1/4pie0 q2/r2 Magnitud de fuerza de atracción gravitacional Fg=G m2/r2 La razón de la fuerza eléctrica con respecto a la fuerza gravitatoria es Fe/ Fg = 1/4piE0G q2/m2= 9.0x10N.m2/c2/6.67x10-11N.m2/kg2 (3.2x10-19c)2 / (6.64x10-27kg)2 q=3.2x10-19c m=6.64x10-27kg

Fg

Fg Fe

r

Fe

Fuerza entre dos cargas puntuales Dos cargas puntuales, q1=+25nC y q2=-75nC, están separadas por una distancia de 3.0c. Calcule la magnitud y la dirección de a) la fuerza eléctrica que q1 ejerce sobre q2; y b) la fuerza eléctrica que q2 ejerce sobre q1. Solucion: En este problema se piden las fuerzas eléctricas que dos cargas ejercen entre si, por lo que será necesario utilizar la ley de coulomb. a) Después de convertir la carga de coulomb y la distancia a metros, la magnitud de la fuerza q1, ejerce sobre q2 es: F1 sobre 2=1/4piE0 |q1q2|/r2 =(9.0x109N.m2/c2)|(+25x10-9c)(-75x10-9c)|/(0,030m)2 =0.019N Como las dos cargas tienen signos opuestos, la fuerza es la atracción; es decir, la fuerza que actua sobre q2 estan dirigidas hacia q1 por la recta que une las dos cargas. ¿Que fuerza q1 ejerce sobre q2? ¿ y Que fuerza q2 ejerce sobre q1? Las fuerzas gravitorias son despreciables. a) Las dos cargas q1 q2 + -

Fg

r

b)Diagrama de cuerpo libre para la carga q2

F1 sobre 2

q2

C) Diagrama de cuerpo libre para la carga q1

q1

F2 sobre 1

b) La tercera ley de newton se aplica a la fuerza eléctrica. Aun cuando las cargas tienen diferentes magnitudes, la magnitud de las fuerzas que q2 ejerzen sobre q1 es la misma, que la magnitud de lasfuerzas que q1 ejercen sobre q2 F2 sobre 1 =0.019N...