ProblemasElectrostaticaParte#1

Nombre ___________________________________________________ No. L. ____
INSTITUTO ORIENTE
QUINTO DE BACHILLERATO GRUPOS “C,D y E”
PROBLEMAS DE ELECTROSTATICA (Parte #1)
1. ¿Cuántos electrones hacen una carga de -30
µC?
2. Dos partículas de humo cargadas ejercen una
fuerza de 4.2 x 10-2 N una sobre la otra. ¿Cuál
será la fuerza si estas partículas se movieran y
estuvieran únicamente a 1/8 de la distancia
original?
3. Dos pelotas cargadas, se encuentran separadas
por una distancia de 20 cm. Luego se mueven y
se observa que la fuerza ejercida sobre cada
una de ellas ha sido triplicada. ¿Qué tan lejos
se encuentran ahora una de la otra?
4. Dos pelotas cargadas de ping-pong están
separadas por una distancia de 1.5 m y ejercen
una fuerza eléctrica de 0.02 N, una sobre la
otra. ¿Cuál será la fuerza si estas pelotas se
colocan mas cerca, a una separación de
solamente 30 cm?
5. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de atracción
entre dos átomos de hierro si se sabe que su
carga q = +26e y que la distancia entre el
núcleo y el electrón mas cercano es de 1.5 x
10-12 m?
6. ¿Cuál es la fuerza de repulsión eléctrica que
existe entre dos protones en un núcleo, donde
se encuentran separados 5.0 x 10-15 m uno del
otro?
7. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que ejerce
una carga de +15 µC sobre una carga de + 3.0
mC, separadas por una distancia de 40 cm?
8. Una persona frota sus pies sobre un tapete de
lana en un día seco y acumula una carga neta
de -60 µC. ¿Cuántos electrones adquirió esta
persona? ¿Cuánto incremento la masa de la
persona si se sabe que la masa de un electrón
= 9.11 x 10-31 kg)
9. Imagina que invasores del espacio pueden
depositar electrones extra en cantidades iguales
sobre la tierra y sobre tu coche, el cual tiene
una masa de 1,050 kg. Nota que tus llantas
pueden
proporcionar
cierto
aislamiento.
¿Cuánta carga se necesitaría poner sobre el
coche (misma que se pone sobre la tierra) para
poder levantarlo? (Asume que la carga de la
tierra se distribuye uniformente, de tal forma
que actúa como si fuera localizada en el centro
de la tierra y la separación entre el coche y la
tierra entonces es el radio de la tierra = 6.38 x
106 m) (F = Gm1m2/r2, donde G = 6.67 x 10-11)
10. ¿Cuál es la carga total de todos los electrones
contenidos en 1.0 kg de agua?
11. Partículas con cargas +70, +48 y – 80 µC, se
colocan en una misma línea. La partícula del
centro se encuentra a 0.35 m de distancia de
cada una de las otras dos. Calcula la fuerza
neta ejercida sobre cada una de las partículas,
ocasionada por las otras dos.
12. Tres partículas cargadas positivamente con
11.0 µC se colocan en las esquinas de un
triangulo equilátero cuyos lados miden 15.0 cm.
Calcula la magnitud y la dirección de la fuerza
neta ejercida sobre cada partícula.
13. Una carga de 6.0 mC se localiza en cada una
de las esquinas de un cuadrado de 1.00 m de
lado. Determina la magnitud y la dirección de la
fuerza ejercida sobre cada carga.
14. Repite el problema 13, pero ahora, dos de las
cargas positivas, se sustituyen por cargas
negativas de la misma magnitud (se sustituyen
las que están en esquinas opuestas).
15. Compara la fuerza que mantiene a un electrón
en su orbita (r – 0.53 x 10-10 m) alrededor del
núcleo (protón) del átomo de hidrogeno, con la
fuerza gravitacional que existe entre ese mismo
electrón y ese mismo protón. ¿Cuál es la
relacion que guardan estas dos fuerzas?
16. Supón que la fuerza de atracción eléctrica, mas
que la fuerza de gravedad, es la responsable de
mantener a la luna en su orbita alrededor de la
tierra. Si se colocaran cargas iguales pero de
signo contrario tanto en la luna como en la
tierra ¿Cuál seria el valor de la carga necesario
para mantener la orbita actual? (Usa los
siguientes datos: masa tierra = 5.97 x 1024 kg,
masa luna = 7.35 x 1022 kg, radio orbita = 3.84
x 108 m. Imagina que la tierra y la luna son
partículas.
17. Una carga de +5.7 µC y otra de -3.5 µC se
colocan 25 cm aparte. ¿Dónde puede colocarse
una tercer carga de tal forma que no
experimente ninguna fuerza?
18. Dos esferas pequeñas y no conductoras, tienen
una carga total de 80.0 µC. Cuando se colocan
1.06 m aparte, la fuerza que cada una ejerce
sobre la otra es de 12.0 N y es de repulsión.
¿Cuál es la carga de cada una de estas esferas?
¿Cuál seria la carga si la fuerza fuera de
atracción?
esquinas es ocupada por una carga de + 45.0
µC y las otras 3 por una carga de -31.0 µC cada
una.
28. Calcula el campo eléctrico existente en la
esquina (vacía) de un cuadrado de 1.00 m de
lado si en las otras tres esquinas hay una carga
de 2.80 x 10-6 C.
29. Dibuja las lineas del campo eléctrico formado
entre dos cargas puntuales +Q y -3Q, que se
encuentran separadas cierta distancia.
30. ¿Cuál es el campo eléctrico ejercido sobre un
punto en el espacio donde un protón (m = 1.67
x 10-27 kg) experimenta una aceleracion de 1
millón de veces g?
20. ¿Cuál es la magnitud y la dirección de la fuerza
eléctrica ejercida sobre un electrón que esta en
un campo eléctrico uniforme de 3,500 N/C y
que apunta hacia el este?
31. Una nave espacial hace un viaje desde la tierra
hasta la luna que se encuentra a 380,000 km
de distancia. ¿En que punto del viaje el campo
gravitacional será igual a cero? (La masa de la
luna es aproximadamente 1/81 la masa de la
tierra, G = 6.67 x 10-11, masa tierra = 5.97 x
1024 kg)
21. Un protón es liberado en un campo eléctrico
uniforme y experimenta una fuerza de 3.2 x 1014 N hacia el sur. ¿Cuál es la magnitud y la
dirección del campo eléctrico?
32. Te dieron dos cargas desconocidas, Q1 y Q2. A
1/3 de Q1, sobre la línea que une a ambas
cargas, el campo eléctrico es cero. ¿Qué
puedes decir acerca de estas dos cargas?
22. Una fuerza de 8.4 N se ejerce sobre una carga
de -8.8 µC en una dirigida hacia abajo. ¿Cuál es
la magnitud y la dirección del campo eléctrico
en este punto?
33. Un electrón cuya masa m = 9.11 x 10-31 kg es
acelerado en un campo eléctrico uniforme E =
1.85 x 104 N/C entre dos placas paralelas y
cargadas. La separación de las placas es de
1.20 cm. El electrón es acelerado del reposo,
cerca de la placa negativa y pasa a través de
un agujero pequeño localizado en la placa
positiva. ¿Con que velocidad sale del agujero?
19. ¿Cuál es la aceleración que experimenta un
electrón en un campo eléctrico de 600 N/C?
23. ¿Cuál es la magnitud y la dirección del campo
eléctrico 30.0 cm por encima de una carga de
33.0 x 10-6 C?
24. ¿Cuál es la magnitud y la dirección del campo
eléctrico en un punto localizado entre una carga
de -8 µC y otra de +6 µC colocadas 4.0 cm
aparte?
25. Un electrón se libera del reposo en un campo
eléctrico uniforme y acelera hacia el norte con
una aceleracion de 125 m/s2. ¿Cuál es la
magnitud y la dirección del campo eléctrico?
26. El campo eléctrico localizado a la mitad de la
distancia entre dos cargas iguales pero de signo
opuesto es de 1,750 N/C, y la distancia entre
las cargas es de 16.0 cm. ¿Cuál es la magnitud
de las cargas?
27. Calcula el campo eléctrico en el centro de un
cuadrado de 60 cm de lado si una de sus