Guia 1 de física

Guia de
física
2012
Guía para el trabajo de clase en ciencias físicas para el año 2012. Aquí
encontraras la tematica a tratar cada semana con sus respectivos ejemplos y
talleres de aplicación.
Capitulo 1
electrostatica
GUIA Nº 1
 SEMANA 1
 TITULO:
Electrostatica
 Indicadores de desempeño:
 Aplica la ley de Coulomb para calcular la fuerza eléctrica sobre partículas
cargadas.
 Resuelve problemas de cargas eléctricas y fuerzas eléctricas
 Caracteriza la carga eléctrica y la cuantifica
DESCUBRIENDO LA ELECTRICIDAD
Actividad de introducción.
Materiales: una peinilla plástica, una varilla de vidrio, un pedazo de paño, un pedazo
de seda, papel picado.
Toma una peinilla y frotala en tu cabello pasándola varias veces . ahora acercala a los
trozos de papel picado y observa lo que ocurre. Descríbelo:_________________
____________________________________________________________________
__________________________________________________
frota una varilla de vidrio con seda , observaras que también atrae de la misma
forma a ciertas sustancias. Ensaya acercándola al papel, polvo plástico, a tu cabello,
etc.. que pasa?
___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
DESCUBRIENDO LA FUERZA ELECTRICA
Debemos construir el siguiente sistema para observar la fuerza de atracción y
repulsión de cargas:
Materiales: soporte de metal o madera, dos pedazos de hilo, dos bolas pequeñas de
icopor, barra de vidrio, seda, barra de plástico, pedazo de paño.
Construye el modelo como aparece en la grafica. Las esferas de icopor deben quedar
aproximadamente a 4 cm de distancia.
Frota la barra de vidrio y con la seda cárgala
eléctricamente (positiva). Toca solo una de las esferas con el
vidrio cargado. ¿ qué pasa?_____________________________
Ahora cárgala nuevamente y toca rápidamente ambas esferas de
I copor. ¿Qué sucede ahora?__________________________,
explica:______________________________________________________________
__________________________________
Realiza nuevamente el mismo procedimiento anterior pero ahora cargando
negativamente la peinilla con el pedazo de paño. Que sucede?_________________
Carga el vidrio y la barra plástica o peinilla al mismo tiempo. Toca una bola con la
barra plástica y la otra con el vidrio. Anota lo que observas:_____________________
Concluye:_____________________________________________________________
Representa la conclusión anterior mediante un dibujo o esquema
TEORIA
A los cuerpos que tienen la propiedad de atraer a otros cuerpos al ser frotados se
les denomina, electrizados o cargados eléctricamente o tienen carga eléctrica.
todos los cuerpos se componen de átomos y estos
poseen protones y neutrones en el núcleo y electrones
que orbitan a su alrededor. Si el numero de electrones
y protones es igual, se dice que el cuerpo esta
eléctricamente neutro. Si al ser frotado este pierde
electrones se dice que esta cargado eléctricamente
positivo. Si por el contrario al ser frotado gana electrones, se dice que está cargado
negativamente.
Algunos cuerpos pueden ser cargados por frotamiento debido a que poseen
electrones libres en su superficie.
Las cargas no se crean ni desaparecen, solamente se pasan de un lugar a otro.
A l frotar la peinilla en tu cabello, esta gana electrones y tu cabello los pierde. La
peinilla tiene carga negativa debido al exceso de electrones . Al frotar el vidrio con la
seda, este pierde electrones y queda cargado negativamente, mientras la seda
queda cargada negativamente por ganar los electrones.
Has sentido crujir tu cabello algunas veces cuando te estas peinando? , después de
jugar baloncesto o limpiar tu cocina, tocas a alguien o algo y lo electrizas?, ¿has
sentido que alguna ropa se pega a tu cuerpo?. ¿Cómo puedes explicar estos
fenómenos?__________________________________________________________
 LEY DE COULOMB:
F= K. Q1 . Q2
ECUACION 1
R2
Esta fuerza de repulsión entre cargas fue cuantificada por el físico francés Charles
Coulomb usando una balanza de torsión. La ley de coulom dce que la fuerza de
atracción o repulsión depende de las cargas Q1 y Q2, entre mayores sean estas mayor
la fuerza (F), igualmente depende del cuadrado de la distancia R entre las cargas , a
mayor distancia menor fuerza y viceversa.
La K es una constante que equivale a 9x109 N.m2 . esta depende del medio y del
sistema de medición escogido.
C2
Las unidades de la carga eléctrica es el Coulomb(C) que se define como la carga
que colocada a un metro de distancia de otra carga igual , la repele con una fuerza
de 9x109 Newtons.
F
q=1C
q=1C
1m
F=10x10 9N
DICCIONARIO
: ¿QUÉ ES EL STATCOULOMB?____________________
Millican encontró que el valor de la carga de un electron es – 1,6 x 1019 C ( la carga es
negativa)
 EJEMPLOS:
1. Dos cargas q1 = 2 x 10 -4 C y q2 = - 0,8 x 10 -4 C se encuentra a dos metros de
distancia. ¿ cual es el valor de la fuerza elesctrostatica?
solucion: usando la ecuacion 1 y reemplazando los valores de K, q1, q2 y r, tenemos:
F = 9x109 N.m2
(2 x 10 -4 C ). (- 0,8 x 10 -4 C) = - 3,6 N ( es negative el resultado y
C2
(2 m)2
eso significa que hay fuerza
de atracción. ¿ por qué?:_____________________________________________
__________________________________________________________________
2. ¿ Cuantos electrones debe perder un cuerpo para obtener una carga positiva de 1C?
Solución: como sabemos que un electron tiene una carga de – 1,6 x 1019 C, solo hacemos
una regla de tres simple
1e
– 1,6 x 1019 C
Xe
X=
1C
1e . 1 C
=
6,24 x 10 18 e
– 1,6 x 1019 C
3.
Dos cargas negativas de 200 y 900 Coulombios, se accionan repulsivamente con
una fuerza de 50 N. ¿cuál es la distancia entre dichas cargas?
Solución:
Q1 = -200 C, Q2 = -900 N, K = 9x109 N.m2 / C2
Incognita R = distancia que las separa
De la ecuación F= K. Q1 . Q2 despejamos R y nos queda R2 = K. Q1 . Q2
R2
Reemplazando y calculando
F
R2 = 9x109 N.m2 / C2. -200C.-900C = 3240 . 1010 m2
50 N
Sacamos raíz cuadrada y obtenemos la solución R = 56,9 . 10 5m = 5´690.000m
APLICA:
1. Dos cargas q1= 1x10-6 C y q2 = 2x10-5 C están separadas por una distancia de
10m. calcula el valor de la fuerza y determina si la fuerza es de atracción o repulsión
2. Una carga eléctrica colocada a un metro de distancia de otra carga igual, la acciona
con una fuerza repulsiva de 100N. halle la magnitud de las cargas eléctricas.
3. Observa el grafico y calcula la fuerza total que ejercen las cargas 1 y 2 sobre la
tercera carga .
- 2x10-6 C
1x10-4 C
Q1
Q3
- 5x10-6 C
Q2
1m
1,5m
Sugerencia: debes encontrar primero la fuerza que ejerce cada carga sobre Q3 y luego
sumalas
4. Como solucionarías el ejercicio anterior si las cargas están formando un ángulo de
90º
- 2x10-6 C
1x10-4 C
Q1
Q3
1m
1,5m
5x10-6 C
Q2