Guía Ley de Coulomb

1.       Si  1 C = 6,25 x 10¹⁸ electrones en exceso (si la carga fuera negativa) o el defecto (si la carga fuera positiva), calcular en coulomb el valor de la carga de un electrón.

2.       Usando la respuesta anterior determinar, en coulomb, el valor de la carga Q de un cuerpo que posee 5 x 10¹⁴ protones en exceso. Exprese también este valor en µC.

4.       Dos cargas puntuales negativas, cuyos módulos son Q₁ = 4,3 µC y Q₂ = 2 µC, están situadas en el aire y separadas una distancia r = 30 cm.

a.       Trace en la figura la fuerza que Q₁ ejerce sobre Q₂. ¿Cuál es el valor de esta fuerza?

b.      Trace en la figura la fuerza que Q₂ ejerce sobre Q₁. ¿Cuál es el valor de esta fuerza?

5.       Suponga en el ejercicio anterior que el valor de la carga Q₁ se volvió 10 veces mayor, que el valor de Q₂ se redujo a la mitad, y que la distancia entre ellas se mantuvo constante.

a.       ¿Por qué factor quedaría multiplicado el valor de la fuerza entre las cargas?

b.      Entonces, ¿Cuál sería el nuevo valor de esa fuerza?

6.       Considere de suevo el ejercicio 4 y suponga que los valores de Q₁ y Q₂ se han mantenido constantes.

a.       Si la distancia entre estas cargas se vuelve dos veces mayor, ¿la fuerza entre ellas aumentará o disminuirá? ¿Cuántas veces?

b.      Si la distancia entre las cargas se vuelve dos veces menor, ¿la fuerza entre ellas aumentara o disminuirá? ¿Cuántas veces?

7.       Suponga ahora que las cargas eléctricas del ejercicio 4 se sumergen en glicerina (K _glicerina = 43), conservando los valores de Q₁, Q₂ y r mencionados en dicho ejercicio.

a.       En este caso, ¿el valor de la fuerza entre las cargas, aumentará o disminuirá? ¿Cuántas veces?

b.      Entonces, ¿Cuál será el valor de la fuerza entre Q₁ y Q₂ cuando están sumergidas en glicerina?

8.       Dos cargas eléctricas puntuales están separadas una distancia de 4 x 10^-2 m, y se repelen con una fuerza de 27 x 10^-4 N. Suponga que la distancia entre ellas se aumenta a 12 x 10^-2 m.

a.       ¿Cuántas veces se incremento la distancia entre las cargas?

b.      ¿La fuerza entre las cargas aumento o disminuyó? ¿Cuántas veces?

c.       Entonces, ¿Cuál es el valor de la fuerza de repulsión entre las cargas?

9.       Dos cargas eléctricas puntuales están separadas una distancia de 15 cm. La distancia entre ellas se altera hasta que la fuerza eléctrica se vuelve 25 veces mayor.

a.       ¿la distancia entre las cargas fue incrementada o reducida? ¿Cuántas veces?

b.      Entonces, ¿Cuál es el nuevo valor de la distancia entre ambas cargas?

10.   La figura muestra dos cargas puntuales, Q₁ = 4 µC y Q₂ = -1,5 µC. Una carga positiva q = 2 x 10^-7 C, es colocada en el punto P₁ situado a 5 cm de Q₂. Suponiendo que estas cargas se encuentran en el aire, responda:

a.       ¿Cuál es la magnitud y sentido de la fuerza ejercida por Q₁ sobre q?

b.      ¿Cuál es la magnitud y sentido de la fuerza ejercida por Q₂ sobre q?

c.       ¿Cuál es la magnitud y el sentido de la fuerza eléctrica resultante que actúa sobre q?

11.   Considere la figura y datos del ejercicio anterior, determine la magnitud y sentido de la fuerza eléctrica resultante que actúa en q su se colocara en el punto P₂, situado a 5 cm de Q₂.

12.   Dos cargas eléctricas puntuales, situadas en el aire, se repelen con cierta fuerza F.

a.       Si estas cargas fueran sumergidas en agua (manteniendo constante su separación), ¿aumentará o disminuirá la fuerza entre ellas? ¿Cuántas veces?

b.      Para que al sumergirlas en el agua la fuerza entre las cargas no sufra alteración, ¿deberá aumentarse o disminuirse la distancia que hay entre ellas? ¿Cuántas veces?

Guía de Electrostática

1.       Una barra electrizada negativamente se coloca cerca de un cuerpo metálico AB (neutro):

a)      ¿hacia dónde se desplazarán los electrones libres de este cuerpo metálico?

b)      Entonces, ¿cuál es el signo de la carga que aparece en A? ¿y en B?

c)       ¿Cómo se denomina esta separación de cargas que ocurrió en el cuerpo metálico?

2.       Supongamos que el cuerpo AB del ejercicio anterior es un dieléctrico:

a)      ¿habrá movimiento de electrones libres en AB?

b)      Describa lo que sucede con las moléculas de esta dieléctrico (haga un dibujo que ilustre su respuesta).

c)       Entonces ¿Cuál es el signo de la carga eléctrica que aparece en el extremo A del aislante? ¿y en B?

d)      ¿Cómo se denomina este fenómeno que se produjo en el dieléctrico AB?

3.       Considere nuevamente el cuerpo metálico que se muestra en la figura del ejercicio 1. Supongamos que el extremo B del mismo se conecta a tierra mediante un hilo conductor:

a)      Describa el movimiento de cargas que se producirá debido a esta conexión.

b)      Al eliminar el contacto de AB con tierra y alejar el inductor, ¿el cuerpo metálico quedará electrizado? ¿Cuál es el signo de su carga?

4.       En la figura suponga que alejamos el inductor del conductor antes de deshacer su conexión a tierra.

a)      ¿Qué sucedería con los electrones en exceso del conductor AB?

b)      ¿El cuerpo AB permanecería electrizado positivamente o negativamente, o bien quedará neutro?

5.       Suponga un aislante C neutro al cual se le acerca una barra B que está electrizada negativamente:

a)      Haga un dibujo que indique la carga que aparecen en los extremos del cuerpo C en virtud del acercamiento de una barra electrizada negativamente.

b)      ¿Cuál es el extremo de C que será atraído por B? ¿Cuál será repelido?

c)       ¿El cuerpo C es atraído hacia B? ¿Por qué?

d)      Describa lo que sucede con el cuerpo C después de tocar la barra B.

6.       Un cuerpo electrizado con carga positiva se acerca a la bolita de un péndulo eléctrico (un electroscopio):

a)      Si la bolita fuera atraída por el cuerpo ¿podríamos concluir que esta electrizada negativamente? ¿Por qué?

b)      Si la bolita fuera repelida ¿podríamos concluir que posee carga positiva? ¿Por qué?

7.       Si  acercamos un cuerpo C que electrizado negativamente a un electroscopio de laminillas neutro:

a)      ¿Cuál es el signo de la carga que aparecería en la esfera del electroscopio? ¿y en sus laminillas?

b)      ¿las hojas del electroscopio se abrirán? Explique.

c)       Describa la transferencia de carga que se producirá si el cuerpo C tocase la esfera.

d)      Al alejar el cuerpo C ¿Cuál sería el signo de la carga que quedaría distribuida en el electroscopio?

8.       Un electroscopio de laminillas se encuentra electrizado negativamente, y acercamos a du esfera una barra electrizada B.

a)      Hallamos que las hojas del electroscopio tienen un aumento en su separación ¿Cuál es el signo de la carga en la barra B? Explique.

b)      Si la carga de B fuera positiva ¿Qué sucedería con la separación entre las hojas del electroscopio? ¿por qué?

GUÍA TIPOS DE MOVIMIENTO

1.       Utilizando la ecuación itinerario calcule:

a)      La distancia recorrida por un auto que se desplaza a una velocidad constante de 54 km/h, durante un tiempo de 0,5 horas.

b)      La velocidad, que se supone constante, de un nadador que recorre en nado libre una distancia d = 100m en un tiempo de 50s.

2.       El gráfico representa la posición de un automóvil, contada a partir del origen cero de la carretera, en función del tiempo:

a)      ¿Cuál era la posición del auto al principio del movimiento (t=0)?
b)      ¿Cuál era en el instante t = 1 h?

c)       ¿Qué velocidad desarrollo en esta primera hora de viaje?

d)      ¿en qué posición y por cuánto tiempo permaneció detenido?

e)      ¿Cuál es su posición a las 4 h de viaje?

f)       ¿Cuál es su velocidad en el viaje de regreso?

3.        Observe la figura de este problema y diga cuál es la velocidad del cuerpo:

a)      En el caso representado en el gráfico (1). Explique.
b)      En el caso representado en el gráfico (2). Explique.

4.       El movimiento de un auto en una carretera se representa en la figura de este problema. Entre las afirmaciones siguientes,  señale la que está equivocada. Explique cada una.

             a)      De t = 2 s a t= 4 s el auto permanece parado.
             b)      La distancia total recorrida por el vehículo fue de 8 m.

c)       En el instante t = 6 s el auto estaba de regreso a la posición inicial.
d)      El auto recorrió 4 m en un sentido y 4 m en sentido contrario.
e)      En el instante t = 0 s el automóvil se hallaba en el metro 20 y en el instante t = 6 s se encontraba en el metro -20.

5.       Trace la gráfica de posición en función del tiempo para el movimiento que se describe a continuación: un automóvil parte del kilometro cero de una carretera, desarrollando 100 km/h durante 1 h; se detiene por completo durante 0,5 h; regresa a 50 km/h durante 1 h; vuelve a detenerse durante 0,5 h, y finalmente vuelve al punto de partida a 50 km/h.

6.       Dos automóviles, A y B, se van por una misma carretera. En la figura de este problema se indica en función del tiempo la posición de cada una en relación con el comienzo de la carretera. Analice las afirmaciones siguientes, relacionadas con el movimiento de estos autos y señale las que son correctas. Explique cada una de las alternativas.

a)      En el instante t = 0, A se halla en el kilometro cero, y B en el kilometro 60.

b)      Ambos autos se desplazan con un movimiento uniforme rectilíneo.

c)       De t = 0 h a t = 2 h, A recorrió 120 km y B 60 km.

d)      La velocidad de A es 60 km/h y la de B, 30 km/h.

e)      A alcanza a B en el instante t = 2 h al pasar por la señal del kilometro 120.

7.       Los autos A y B van por una misma carretera de acuerdo con el grafico de la figura de este problema. En t = 0, ambos se encuentran en el kilometro cero. Analice las afirmaciones siguientes relacionadas con el movimiento de tales automóviles y señale las que son correctas. Explique cada una de las alternativas.

a)      En t = 0 tenemos que v_A = 0 y v_B = 60 km/h.

b)      Ambos autos se desplazan con un movimiento uniformemente acelerado.

c)       De t = 0 a t = 2 h, A recorrió 120 km, y B 180 km.

d)      A y B tienen velocidades contantes, siendo la  v_A = 60 km/h y v_B = 30 km/h.

e)      A alcanza a a B cuando el tiempo es igual a 2 h.

8.       Analice los diagramas siguientes e indique el que no puede corresponder a un movimiento rectilíneo uniforme. Explique.

9.       Un auto se mueve con una velocidad de 15 m/s cuando el conductor aplica los frenos. El movimiento pasa a ser uniformemente retardado, haciendo que el auto se detenga totalmente en 3 segundos.

a)      Calcule la desaceleración que los frenos imprimen al cuerpo.

b)      Trace el diagrama v/t durante el tiempo de frenado.

c)       Calcule la distancia que el automóvil recorre durante el frenado.

10.   Una persona le proporciona la siguiente ecuación del movimiento de un cuerpo que se desplaza en línea recta:

d = 6t + 2,5t²   (t en segundos y d en metros)

        Con base en esta información, determine:

a)      El tipo de movimiento del cuerpo.

b)      La posición inicial del cuerpo.

c)       La velocidad inicial del mismo.

d)      La aceleración del movimiento.

11.   ¿Cuál es la velocidad del móvil del gráfico v / t, en el instante t = 6 s?

12.   De acuerdo al gráfico de la figura; ¿a qué distancia del origen se encuentra el móvil en el instante t = 4 s?

Respuestas: 1)  a. 27 km     b.   2 m/s     ; 2) a. kilometro 50    b. kilometro 120    c. 70 km/h     d. kilometro 120, durante 1 h       e. kilometro cero.        f. -60 km/h   ;       3)    a. 4 km/h        b. 0 km/h   ;    4)  e. es la incorrecta    ;     6)    todas correctas   ;    7)  a. b. y c. correctas   ;      8)  d. no corresponde  ;     9)  a. -5 m/s²     c. 22,5 m  ;    10)   a. uniforme acelerado   b.   cero  c. 6 m/s     d. 5 m/s²   ;     11)   14 m/s   ;    12)  10 m/s