Práctico 1 - Física II para BIOlogía, BioQuímica y GEOciencias

Física II - Biociencias y Geociencias (Curso 2006)
Práctico 1
Fuerzas y Campo Eléctrico
 Ejercicios de musculación:
1.1 Dos protones de una molécula están separados una distancia de 2,5  1010 m . Calcular la fuerza
electrostática ejercida por un protón sobre el otro.
1.2 Tres cargas puntuales de 8C , 3C y  5C están ubicadas en
los vértices de un triángulo equilátero, como se muestra en la
figura. Calcular la fuerza electrostática neta sobre la carga de
3C .
1.3 Tres cargas puntuales están a lo largo del eje x. Una carga q1  2C está en x  2,0m y una
carga q2  3C está en x  1,0m . ¿En dónde debe colocarse una tercer carga positiva q3 , de
modo que la fuerza resultante sobre ella sea cero?
1.4 Dos partículas cargadas se encuentran sobre el eje x como muestra la figura. Una, en el origen,
tiene carga -5 C. La otra, a una distancia de 10 cm, tiene carga +2 C.
a) Determinar la magnitud y dirección del campo
eléctrico en un punto P a 10 cm de origen por el
eje y. (Con coordenadas x = 0, y = 10 cm).
b) ¿Cuál es la fuerza eléctrica sobre una partícula de
carga -3 C si esta puesto en el punto P?
y
P
x
-5C
+2C
1.5 Una partícula cargada de masa 1g se suspende de una cuerda
ligera en presencia de un campo eléctrico uniforme
E  3i  5 j   105 N / C , como muestra la figura. La partícula
está en equilibrio con   37 . Hallar la carga de la partícula y
la tensión de la cuerda.
 Acercándonos al “mundo real”:
1.6 El haz de electrones en un televisor se produce mediante un acelerador
de electrones. En forma simplificada, el acelerador funciona de la
siguiente manera: se depositan cargas eléctricas opuestas sobre dos
placas paralelas de metal separadas 5 cm, ambas perpendiculares al eje
x, produciéndose entre las placas un campo eléctrico antiparalelo al eje
x y aproximadamente uniforme, de magnitud E = 105 N/C. Los
5 cm
eE
electrones parten con velocidad cero cerca de la placa negativa, son acelerados por la fuerza
eléctrica, y escapan por un pequeño agujero en la placa positiva.
¿Cuál es la velocidad de los electrones al pasar por el agujero?
Dato: masa del electrón 9,1110-31 kg
1.7
En la molécula de sal común (cloruro de sodio) NaCl, el sodio es ionizado aproximadamente
con carga +e y el cloro con carga –e. El campo lejos de la molécula se puede aproximar por
dos cargas puntuales +e y –e, con una separación igual a la distancia entre los átomos de la
molécula, d=2,410-10 m.
a) Calcular el momento dipolar de una molécula de NaCl.
b) Supongamos dos moléculas de NaCl ubicadas en dos puntos fijos. Las moléculas no
pueden trasladarse pero están libres de girar. ¿Cómo tienden a orientarse entre sí?
c) Si ahora las dos moléculas están alineadas. ¿Cuál es la fuerza entre las moléculas cuando
la separación entre ellas es 1 m? ¿Y cuándo la separación es igual a 10 d ? Discuta la
validez de las aproximaciones utilizadas.
 Para hacer en casa:
1.8 Una carga positiva y una negativa de la misma magnitud están en una línea recta. Determinar la
dirección del campo eléctrico en los puntos de esta línea que estén;
a) entre las cargas.
b) fuera de las cargas en la dirección de la carga positiva.
c) fuera de las cargas en la dirección de la carga negativa.
d) fuera de la línea pero en el plano medio de las cargas.
1.9 Una carga puntual de  2,8C está ubicada en el origen de coordenadas. Determinar y
representar el campo eléctrico en:
a) eje x en x  2 m
b) eje y en y  3m
c) en el punto de coordenadas x  1m , y  1m .
1.10 En una demostración un docente carga eléctricamente dos pequeñas esferas,
cada una de masa 2g, una suspendida de un hilo de masa despreciable de 2 m
de longitud y la otra unida a una barra aislante para poder manipularla sin
descargarla. Se observa que cuando la esfera unida a la barra es acercada a la
que está suspendida, esta última se aleja.
Cuando la separación entre las esferas es 5 cm y horizontal, la esfera
suspendida esta desplazada 2 cm desde su posición de equilibrio. Si se supone
que las cargas de ambas esferas tienen el mismo módulo ¿Cuáles son sus
posibles valores?