problemas propuestos y resueltos movimiento de partículas ... · problemas propuestos y resueltos:...
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Problemaspropuestosyresueltos:PartículacargadaenpresenciadecampoeléctricoPreparadopor:ProfesoraPilarCristinaBarreraSilvaTipler,volumen2,sextaediciónEjerciciocapítulo21Unelectrónsemueveenpresenciadeuncampoeléctricouniforme𝐸 = 1300𝑁/𝐶𝚤conunavelocidadinicialendirecciónhorizontalpositivadevalor1,50X106m/s.(a)halleladistanciarecorridaporelelectrónantesqueéstesedetengademaneramomentánea.(b)halleeltiemporequeridoporelelectrónparadetenerse.Solución:(a)Elelectrónsemueveenpresenciadeuncampoeléctricouniforme,loqueimplicaquesuaceleraciónesconstante,determinoestevalorapartirdelasegundaleydeNewton:
𝑎! = 𝐹!𝑚 =
−𝑒𝐸!𝑚 = −2,28𝑋10!"𝑚/𝑠!
Elsignonegativoindicaquelaaceleracióndelelectrónescontrariaaladelavelocidad,esdecirsevafrenandohastaquesedetiene.Ahoradeterminoladistanciarecorridaporelelectrónlacualcoincideconeldesplazamientodelmismo,tengoencuentaquelavelocidadfinaldelelectrónesigualacero.
∆𝑥 =𝑣!! − 𝑣!"!
2𝑎!= 4,93𝑋10!!𝑚 = 0,493 𝑐𝑚
(b)apartirde:𝑣! = 𝑣!" + 𝑎!𝑡despejandoeltiempo:t=6,58X10-9sFísicaResnik-Halliday,volumen2,terceraedición27-24Hallelamagnitudydireccióndeuncampoeléctricouniforme,detalformaquealubicarunelectrónenpresenciadeestecampoequilibreelpesodelmismo.Solución:
AplicandolaprimeraLeydeNewton,lafuerzadebidaalcampoeléctrico:𝐹! = −𝑒(−𝐸!);yaqueestafuerzadebeequilibrarelpeso.Sumandofuerzas:
𝑒𝐸! −𝑚𝑔 = 0despejando:𝐸! = 5,58𝑋10!!! 𝑁/𝐶
FísicaSerway,volumen2,terceraedición23-52Unelectrónselanzaconunángulode30,0osobrelahorizontalconunarapidezde8,20X105m/s,enunaregióndondehayuncampoeléctricoendirecciónverticalpositivaEy=390N/C.Notengaencuentalagravedadydetermine:(a)eltiempoqueletomaalelectrónllegarasualturainicial(b)lamáximaalturaalcanzadaporelelectrón.(c)sudesplazamientohorizontalcuandoalcanzalamáximaaltura
Solución:(a)Yaqueelcampoeléctricotienedirecciónpositivalaaceleracióndelelectrónes:
𝑎! =𝐹!𝑚 =
−𝑒𝐸!𝑚 = −6,85𝑋10!"𝑚/𝑠!
Primerodeterminoeltiempoparaqueelelectrónlleguealamáximaalturaapartirde:𝑣! = 𝑣!" + 𝑎!𝑡,tengoencuentaqueenlamáximaalturalacomponenteverticaldelavelocidadesnula:𝑡 =6,00X10-9s,eltiempototales:t=1,20X10-8s(b)lamáximaalturaalcanzadaporelelectrónes:𝑦!á!"#$ = 𝑣!"𝑡 +
!!!!
!= 1,23𝑋10!!𝑚
(c)lamitaddelalcancemáximoes:𝑥 = 𝑣!"𝑡=4,27X10-3mFísicaSerway,volumen2,terceraedición23.49UnprotónseproyectaenladirecciónpositivadelasxdentrodeunaregióndeuncampoeléctricouniformeendirecciónhorizontalEx=-6,00X105N/C.Elprotónrecorre7,00cmantesdellegaralreposo.Halle:(a)laaceleracióndelprotón.(b)larapidezinicialdelprotón.(c)eltiempoquetomaparallegaralreposo
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