Taller-3 Cap 25-serway PDF

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Taller Capitulo 25 Serway Presentado: Christian Camilo Chamorro Burbano- a) Calcule la rapidez de un protón acelerado desde el reposo a causa de una diferencia de potencial de 120 V. b) Calcule la rapidez de un electrón que se acelera a causa de la misma diferencia de potencial. R/ a) La energía del...

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Taller Capitulo 25 Serway Presentado: Christian Camilo Chamorro Burbano-318009 1. a) Calcule la rapidez de un protón acelerado desde el reposo a causa de una diferencia de potencial de 120 V. b) Calcule la rapidez de un electrón que se acelera a causa de la misma diferencia de potencial. R/ a) La energía del sistema de campo de protones se conserva a medida que el protón se mueve de potencial alto a bajo, lo que puede definirse para este problema como pasar de 120 V a 0 V.

b) El electrón ganará velocidad al moverse en sentido contrario.

2. ¿Cuánto trabajo realiza una batería, un generador o alguna otra fuente de diferencia de potencial, al mover el número de Avogadro de electrones desde un punto inicial, donde el potencial eléctrico es 9=00 V a un punto donde el potencial es de -5?00 V? (En cada caso el potencial se mide en relación con un punto de referencia comú. R/

3. La diferencia de potencial entre las placas aceleradoras del cañón de electrones de un cinescopio de televisión es de aproximadamente 25 000 V. Si la distancia entre estas placas es de 1.50 cm, ¿cuál es la magnitud del campo eléctrico uniforme en esta región? R/

4. En la fi gura P25.4, un campo eléctrico uniforme de magnitud de 325 V/m está dirigido hacia el lado negativo de las y. Las coordenadas del punto A son (-0.200, -0.300) m, y las del punto B son (0.400, 0.500) m. Calcule, utilizando la trayectoria azul, la diferencia de potencial VB -VA.

R/

5. Un electrón que se mueve paralelamente al eje de las x tiene una rapidez inicial de 3.70 x 106 m/s en el origen. Su rapidez se reduce a 1.40 x105 m/s en el punto x = 2.00 cm. Calcule la diferencia de potencial entre el origen y ese punto. ¿Cuál de los puntos está a mayor potencial? R/

El origen está en el más alto potencial.

6.

Problema de repaso. Un bloque de masa m y carga +Q está conectado a un resorte que tiene una constante k. El bloque se encuentra en una pista horizontal aislada libre de fricción, y el sistema está dentro de un campo eléctrico uniforme de magnitud E, dirigido como se muestra en la figura P25.7. Si el bloque se libera del reposo. cuando el resorte no está estirado (en x = 0): a) ¿Cuál es la cantidad máxima que se estirará el resorte? b) ¿Cuál es la posición de equilibrio del bloque? c) Demuestre que el movimiento del bloque es un movimiento armónico simple, y determine su periodo. d) ¿Qué pasaría si? Repita el inciso a), si el coeficiente de la fricción cinética entre bloque y superficie es k. R/ Elegir arbitrariamente V=0 a 0. Luego en otros puntos. Entre los puntos

finales del movimiento,

b) Equilibrio o

Entonces la posición de equilibrio está en C) La ecuación de movimiento del bloque es

entonces la ecuación de movimiento se convierte en:

Esta es la ecuación para el movimiento armónico simple

El período del movimiento es entonces d) d

7. Una varilla aislante con una densidad de carga lineal  =40.0 C/m y densidad de masa lineal m = 0.100 kg/m se libera del reposo en un campo eléctrico uniforme E =100 V/ m dirigido perpendicularmente a la varilla (figura P25.9). a) Determine la rapidez de la varilla después de que ha recorrido 2.00 m. b) ¿Qué pasaría sí? ¿De qué manera cambiaría su respuesta al inciso a) si el campo eléctrico no fuera perpendicular a la varilla? Explique. R/ tome arbitrariamente V = 0 en el punto inicial. Luego, a una distancia d campo abajo, donde L es la longitud de la barra, V=−Ed y Ue = −λ LEd. a)

b) Lo mismo, cada trozo de la varilla siente una fuerza del mismo tamaño que antes. 8. Dadas dos cargas de 2.00 C, como se muestra en la figura P25.10, y una carga de prueba positiva q = 1.28 x 10-18 C colocada en el origen, a) ¿cuál es la fuerza neta

ejercida por las dos cargas de 2.00 C sobre la carga de prueba q?; b) ¿cuál es el campo eléctrico en el origen debido a las dos cargas de 2.00 C?, y c) ¿cuál es el potencial eléctrico en el origen debido a las dos cargas de 2.00 C? R/ a) Dado que las cargas son iguales y están colocadas simétricamente, F=0. b) Ya que: F=qE=0, E=0 c)

9. Dos partículas cargadas, Q1 =+5.00 nC y Q2 =-3.00 nC, están separadas 35.0 cm. a) ¿Cuál es la energía potencial del par? ¿Cuál es el significado del signo algebraico en su respuesta? b) ¿Cuál es el potencial eléctrico en un punto a medio camino entre las partículas con carga? R/ a) El signo menos significa que se necesitan 386 107. × −J para separar las dos cargas de 35 cm a una separación mucho mayor. b)

10. Las tres partículas con carga de la figura P25.15 están en los vértices de un triángulo isósceles. Calcule el potencial eléctrico en el punto medio de la base, si q =7.00 C. R/

11. Dos cargas puntuales de igual magnitud están localizadas a lo largo del eje de las y a iguales distancias por encima y por debajo del eje de las x, como se muestra en la figura P25.22. a) Trace una gráfica del potencial en puntos a lo largo del eje de las x en el intervalo -3a  x < 3a. Debe trazar el potencial en unidades de keQ/a. b) Permita que la carga localizada en y = -a sea negativa y trace el potencial a lo largo del eje de las y en el intervalo -4a < y < 4a. R/

a)

b)

12. Cuatro partículas idénticas cada una tienen una carga q y una masa m. Son liberadas del reposo desde los vértices de un cuadrado de lado L. ¿Qué tan rápido se mueve cada carga cuando se duplica su distancia al centro del cuadrado? R/ Cada carga se mueve en su línea diagonal. Todas las cargas tienen la misma velocidad.

13.

El potencial en una región entre x = 0 y x = 6.00 m es V = a + bx, donde a =10.0 V y b = -7.00 V/m. Determine a) el potencial en x = 0, 3.00 m, y 6.00 m, y b) la magnitud y dirección del campo eléctrico en x = 0, 3.00 m, y 6.00 m. R/

a) A x=0, A x=3.00m A x=6.00m b) en la +X dirección

14. El potencial eléctrico en el interior de un conductor esférico cargado de radio R se conoce por V = keQ/R, y el potencial en el exterior se conoce por V =keQ/r. A partir de Er = -dV/dr, derive el campo eléctrico a) en el interior y b) en el exterior de esta distribución de carga.

R/ a) por

c)

15.

r...