1 Ley de Coulomb

1. En una esfera pequena de plomo con masa de8.00 g se colocan electrones excedentes, de modoque su carga neta sea de −3.20 × 10−19 C. a)Encuentre el numero de electrones excedentes enla esfera. b) ¿Cuantos electrones excedentes haypor atomo de plomo? El numero atomico delplomo es 82, y su masa atomica es de 207 g/mol.Rta: a) 2.0× 1010 b) 8.58× 10−13[2]

2. Se dan cargas electricas positivas a dos esferaspequenas de plastico. Cuando estan separadasuna distancia de 15.0 cm, la fuerza de repulsionentre ellas tiene una magnitud de 0.220 N. ¿Cuales la carga en cada esfera, si a) las dos cargasson iguales, y b) si una esfera tiene cuatro vecesla carga de la otra? Rta: a) 7.42 × 10−7 C b)3.71× 10−7 C y 1.48 10−6 C [2]

3. La separacion entre dos protones en unamolecula es de 3.80× 10−10 m. Hallar la fuerzaelectrica ejercida entre ellos b) ¿Como se com-para la magnitud de esta fuerza con la de lafuerza de gravitacion que existe entre ambos pro-tones? c) ¿Que pasarıa si? ¿Cual debera ser larelacion carga-masa de una partıcula si la mag-nitud de la fuerza gravitacional entre dos de es-tas partıculas es igual a la magnitud de la fuerzaelectrica que ejercen entre ellos? Rta: a) 1.59 nNalejandose de la otra b) 1.241036 veces mayor c)8.61× 1011 C/kg[3]

4. Dos esferas muy pequenas de 8.55 g, separadasuna distancia de 15.0 cm entre sus centros, secargan con numeros iguales de electrones en cadauna de ellas. Si se ignoran todas las demasfuerzas, ¿cuantos electrones habrıa que agregara cada esfera para que las dos aceleraran a 25.0 gal ser liberadas? ¿En que direccion acelerarıan?Rta: 1.43× 1013, se alejan[2]

5. Tres cargas puntuales estan en lınea. La cargaq3 = 5.00 nC esta en el origen. La carga q2 =−3.00 nC se encuentra en x = 4.00 cm. La cargaq1 esta en x = 2.00 cm. ¿Cual es q1 (magnitud ysigno), si la fuerza neta sobre q3 es igual a cero?Rta 0.75 nC [2]

6. Tres cargas puntuales estan alineadas a lo largodel eje x. La carga q1 = 3.00 µC esta en elorigen, y la carga q2 = −5.00 µC se encuentra enx = 0.200 m. La carga q3 = −8.00 µC. ¿Dondeesta situada q3 si la fuerza neta sobre q1 es de7.00 N en la direccion negativa del eje x? Rta:x = −0.144 m [2]

7. Se colocan cuatro cargas electricas identicas enlas esquinas de un cuadrado cuyos lados midenL. a) En un diagrama de cuerpo libre, muestretodas las fuerzas que actuen sobre una de lascargas. b) Encuentre la magnitud y la direccionde la fuerza total ejercida sobre una carga porlas otras tres cargas. Rta: b) kq2(1 + 2

√2)/2L2

[2]

8. En las esquinas de un trıangulo equilatero exis-ten tres cargas puntuales como se ve en la figura1. Calcule al fuerza electrica total sobre la cargade 7.00 µ C. Rta: 0.872 N a 330◦ [3]

Figure 1:

9. En la teorıa de Bohr sobre el atomo dehidrogeno, un electron se mueve en una orbitacircular alrededor de un proton, el radio de laorbita es 0.529 × 10−10 m. a) Encuentre elvalor de la fuerza electrica ejercida entre am-bos. b) Si esta fuerza es la que causa la acel-eracion centrıpeta del electron, ¿cual es su rapi-dez? Rta: a) 82.2 nN hacia la otra partıcula b)2.19 Mm/s[3]

10. La Tierra experimenta un bombardeo constantede rayos cosmicos compuestos principalmente

1

de protones. Estos protones inciden sobre laatmosfera terrestre desde todas las direccionesa razon de 1 245.0 protones por metro cuadradopor segundo. En el supuesto de que el grosor dela atmosfera de la Tierra mide 120 km, ¿cual esla carga total incidente en la atmosfera en 5.00minutos? Suponga que el radio de la superficiede la Tierra mide 6 378 km. Rta: 31.7 C[1]

11. En una region del espacio bidimensional hay trescargas fijas: 1.00 mC en (0, 0), –2.00 mC en (17.0mm, –5.00 mm) y 3.00 mC en (–2.00 mm, 11.0mm). ¿Cual es la fuerza neta sobre la carga de

–2.00 mC? Rta: ~F = –1.22× 108i+ 7.25× 108jN [1]

12. Suponga que la Tierra y la Luna portan cargaspositivas de la misma magnitud. ¿Cuan grandedebe ser la carga necesaria para producir unarepulsion electrostatica igual a 1.00la atracciongravitacional entre los dos cuerpos? 5.71× 1012

C[1]

13. Ocho cargas de 1.00 µC estan dispuestas a lolargo del eje y cada 2.00 cm, empezando en y =0 hasta y = 14.0 cm. Encuentre la fuerza sobrela carga que esta en y = 4.00 cm. Rta: −4.8j N[1]

References

[1] W. Bauer. Fısica para ciencias e ingenieria confısica moderna vol 2, edicion 7. McGraw Hill,2011.

[2] F. Sears. Fısica universitaria con fısica modernavol 2, edicion 12. Addison-Wesley, 2009.

[3] R. Serway. Fısica para ciencias e ingenieria confısica moderna vol 2, edicion 7. Cengage Learn-ing, 2009.

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