49718606-EjerciciosUnidad1

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  • Unidad 1 FSICA II M.C. Felipe Lpez Garduza

    1

    La Fuerza Elctrica

    Ley de Coulomb

    Nota: * En estos problemas el valor de la constante de Coulomb est redondeado, as que los resultados les podrn variar.

    Nosotros NO haremos ese redondeo y tomaremos k = 8.98 109 N m2/C2.

    1-1. Dos pelotas con una carga de 3 C cada una, estn separadas una distancia de 20 mm.

    Cul es la fuerza de repulsin entre ellas?

    9 2 2 -6 -6

    -3 2

    (9 x 10 N m /C )(3 x 10 C)(3 x 10 C)

    (20 x 10 m)F

    ; F = 202 N

    1-2. Dos cargas puntuales de 3 C y +4 C estn separadas una distancia de 12 mm en el

    vaco. Cul es la fuerza electrosttica entre ellas? Es de atraccin o de repulsin?

    9 2 2 -6 -6

    -3 2

    (9 x 10 N m /C )( 3 x 10 C)(4 x 10 C)

    (12 x 10 m)F

    ; F = 750 N, atraccin

    1-3. Una particular alfa consiste de dos protones (qe = 1.6 x 10-19

    C) y dos neutrones (sin carga).

    Cul es la fuerza repulsiva entre dos partculas alfa separadas por una distancia de 2 nm?

    q = 2(1.6 x 10-19

    C) = 3.2 x 10-19

    C

    9 2 2 -19 -19

    -9 2

    (9 x 10 N m /C )(3.2 x 10 C)(3.2 x 10 C)

    (2.00 x 10 m)F

    ; F = 2.30 x 10-10 N

    1-4. Asuma que el radio de la rbita del electrn alrededor del protn en el tomo de hidrgeno

    es 5.2 x 10-11

    m aproximadamente. Cul es la fuerza electrosttica de atraccin entre

    las cargas del tomo de hidrgeno?

    9 2 2 -19 -19

    -11 2

    (9 x 10 N m /C )(1.6 x 10 C)( 1.6 x 10 C)

    (5.2 x 10 m)F

    ; F = 8.52 x 10-8 N

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    1-5. Cul es la separacin de dos cargas de 4 C si la fuerza de repulsin entre ellas es de 200

    N?

    9 2 2 -6 2' (9 x 10 N m /C )( 4 x 10 C)

    200 N

    kqqr

    F

    ; r = 26.8 mm

    1-6. Dos cargas idnticas separadas una distancia de 30 mm experimentan una fuerza de

    repulsin de 980 N. Cul es la magnitud de cada carga?

    2 2 2

    2 9 2 2

    (980 N)(0.030 m);

    9 x 10 N m /C

    kq FrF q

    r k

    ; q = 9.90 C

    *1-7. Una carga de 10 C y una carga de 6 C estn separadas 40 mm. Cul es la fuerza

    entre ellas? Las esfera se ponen en contacto por unos momentos y luego se separan de

    nuevo una distancia de 40 mm. Cul es la nueva fuerza? Es atractiva o repulsiva?

    9 2 2 -6 -6

    -3 2

    (9 x 10 N m /C )( 6 x 10 C)(10 x 10 C)

    (40 x 10 m)F

    ; F = 338 N, atraccin

    Cuando las esferas se tocan, 6 C son neutralizados,

    dejando 4 C que son compartidos por ambas esferas, o

    +2 C en cada esfera. Entonces se separan de nuevo.

    9 2 2 -6 -6

    2

    (9 x 10 N m /C )(2 x 10 C)(2 x 10 C)

    (0.080 m)F

    ;

    F = 5.62 N, repulsin

    2 C 2 C

    -6 C 10 C

    0.08 m

    2 C 2 C

    0.08 m

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    *1-8. Dos cargas puntuales inicialmente se atraen entre s con una fuerza de 600 N. Si reduce su

    separacin a un tercio de la distancia original, cul es la nueva fuerza de atraccin?

    22

    2 2 1 11 1 2 2 2 1 12 2

    2 2

    1; ;

    r rF Fr F r F F F

    r r r

    ; r1 = 3 r2

    2

    22 1 1

    2

    39 ;

    rF F F

    r

    F2 = 5400 N

    La Fuerza elctrica Resultante

    1-9. Una carga de +60 C se localiza 60 mm a la izquierda de una carga de a +20 C. Cul es

    la fuerza resultante sobre una carga de 35 C localizada en el punto medio entra las dos

    cargas?

    9 2 2 -6 -6

    13 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(60 x 10 C)(35 x 10 C)

    (30 x 10 m)F

    F13 = 2.10 x 104 N, dirigida a la izquierda

    9 2 2 -6 -6

    23 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(20 x 10 C)(35 x 10 C)

    (30 x 10 m)F

    ; F13 = 2.10 x 10

    4 N, dirigida a la

    m derecha.

    FR = F13 + F23 = (2.10 x 104 N) + (0.700 x 10

    4 N); FR = 1.40 x 10

    4 N, izquierda.

    1-10. Una carga puntual de +36 C se coloca a 80 mm a la izquierda de una segunda carga

    puntual de 22 C. Cul es la fuerza ejercida sobre una tercera carga +10 C localizada

    en el punto medio entre las dos cargas?

    9 2 2 -6 -6

    13 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(36 x 10 C)(10 x 10 C)

    (40 x 10 m)F

    F13 = 2025 N, dirigida a la derecha

    F1 F2

    q3 q2 q1

    -35 C +20 C +60 C 60 mm

    F1

    F2

    q3 q2 q1

    10 C -22 C +36 C 80 mm

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    9 2 2 -6 -6

    23 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(22 x 10 C)(10 x 10 C)

    (40 x 10 m)F

    ; F13 = 1238 N, dirigida a la derecha.

    FR = F13 + F23 = 2025 N + 1238 N; FR = 3260 N, izquierda.

    1-11. Para el problema 1-10, cul es la fuerza resultante sobre una tercera carga de +12 C que

    est entre las otras cargas y localizada a 60 mm de la carga de +36 C?

    9 2 2 -6 -6

    13 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(36 x 10 C)(12 x 10 C

    (60 x 10 m)F

    9 2 2 -6 -6

    23 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(22 x 10 C)(12 x 10 C)

    (20 x 10 m)F

    ;

    Ambas a la derecha, as que FR = F13 + F23 = 1080 N + 5940 N;

    F = 7020 N, hacia la derecha.

    1-12. Una carga de +6 C est 44 mm a la derecha de una carga de 8 C. Cul es la fuerza

    resultante sobre una carga de 2 C que est 20 mm a la derecha de la carga de 8 C?

    9 2 2 -6 -6

    13 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(8 x 10 C)(2 x 10 C)

    (20 x 10 m)F

    9 2 2 -6 -6

    23 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(2 x 10 C)(6 x 10 C)

    (24 x 10 m)F

    ;

    Ambas hacia la derecha, as que FR = F13 + F23 = 360 N + 187.5 N;

    F = 548 N, hacia la derecha

    q3 = 12 C -22 C

    60 mm F1

    F2

    q2 q1

    +36 C 80 mm

    q3 = -2 C 6 C

    20 mm F1

    F2

    q2 q1

    -8 C 44 mm

    24 mm

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    *1-13. Una carga de 64-C est ubicada 30 cm a la izquierda de una carga de 16-C. Cul es la

    fuerza resultante sobre una carga de 12 C ubicada exactamente 50 mm debajo de la

    carga de 16 C?

    2 2(30 mm) (50 mm) 58.3 mms

    050 mm

    tan ; 59.030 mm

    9 2 2 -6 -6

    13 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(64 x 10 C)(12 x 10 C)

    (58.3 x 10 m)F

    F13 = 2033 N, 59.00 N of W

    9 2 2 -6 -6

    23 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(16 x 10 C)(12 x 10 C)

    (50 x 10 m)F

    = 691 N, hacia arriba.

    Fx = 0 F13 cos 59.00 = -(2033 N) cos 59

    ; Fx = 1047 N

    Fy = F23 + F13 sin 59.00 = 691 N + (2033 N) sin 59

    0; Fy = 2434 N

    2 2 2434 N( 1047 N) (2434 N) 2650 N; tan

    -1047 NF ; = 66.7

    Fuerza Resultante: FR = 2650 N, 113.3

    *1-14. Una carga de +60 nC est ubicada 80 mm por arriba de una carga de 40 nC. Cul es la

    fuerza resultante sobre una carga de 50 nC ubicada a 45 mm horizontalmente a la

    derecha de la carga de 40 nC?

    2 2(45 mm) (80 mm) 91.8 mms

    080 mmtan ; 60.64

    45 mm

    s 50 mm

    q3 = -12 C

    16 C 30 mm

    F1 F2

    q2

    q1

    +64 C

    F2

    s 80 mm

    q3 = -50 C -40 C 45 mm

    F1 F2

    q2

    q1

    +60 C

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    9 2 2 -6 -6

    13 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(60 x 10 C)(50 x 10 C)

    (91.8 x 10 m)F

    F13 = 2564 N, 60.640 N of W

    9 2 2 -6 -6

    23 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(40 x 10 C)(50 x 10 C)

    (45 x 10 m)F

    = 8889 N, hacia la derecha.

    Fx = F13 cos 60.640 + F23 = (2564 N) cos 60.64

    0 + 8889 N ; Fx = 7632 N

    Fy = +F13 sin 60.64 + 0 = (2564 N) sin 60.64

    ; Fy = 2235 N

    2 2 2235 N(7632 N) (2235 N) ; tan

    7632 NF ; FR = 7950 N, = 16.3

    *1-15. Tres cargas puntuales q1 = + 8 C, q2 = 4 C, y q3 = +2 C estn ubicadas en las

    esquinas de un tringulo equiltero, de 80 mm de lado como se muestra en la figura.

    Cules son la magnitud y la direccin de la fuerza resultante sobre la carga de +8 C?

    9 2 2 -6 -6

    21 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(4 x 10 C)(8 x 10 C)

    (80 x 10 m)F

    F21 = 45.0 N, 600 S of E

    9 2 2 -6 -6

    31 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(2 x 10 C)(8 x 10 C)

    (80 x 10 m)F

    F31 = 22.5 N, 600 N of E; Fx = (22.5 N) cos 60

    0 + (45 N) cos 60

    0 = 33.8 N

    Fy = (22.5 N) sin 600

    - (45 N) sin 600 = -19.5 N

    2 2 0-19.5 N(33.8 N) ( 19.5 N) = 39.0 N; tan ; 3033.8 N

    F

    Fuerza elctrica resultante: FR = 39.0 N, = 330.0

    600

    600

    80 mm

    80 mm

    q2 = -4 C +2 C

    80 mm F1

    F2

    q3

    q1= 8 C

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    Problemas de Repaso

    1-16. Cul debe ser la separacin de dos cargas de +5 C para producir una fuerza de repulsin

    de 4 N?

    9 2 2 -6 2' (9 x 10 N m /C )(5 x 10 C)

    4.00 N

    kqqr

    F

    ; r = 23.7 cm

    1-17. La fuerza repulsiva entre dos pelotas es 60 N. Si cada pelota lleva una carga de 8 nC,

    cul es su separacin?

    9 2 2 -9 2

    -6

    ' (9 x 10 N m /C )(8 x 10 C)

    60 x 10 N

    kqqr

    F

    ; r = 98.0 mm

    1-18. Dos cargas desconocidas idnticas experimentan una fuerza de repulsin mutua de 48 N

    cuando estn separadas 60 mm. Cul es la magnitud de cada carga?

    2 2 2

    2 9 2 2

    (48 N)(0.060 m);

    9 x 10 N m /C

    kq FrF q

    r k

    ; q = 4.38 C

    1-19. Un objeto contiene un exceso de 51014

    electrones y otro tiene una deficiencia de 41014

    electrones. Cul es la fuerza que ejerce cada objeto sobre el otro si estn separados una

    distancia de 30 mm? Es atractiva o repulsiva? ( 1e = 1.6 x 10-19

    C, exceso = ,

    deficiencia = +. )

    q1 = (5 x 1014

    e)(1.6 x 10-19

    C/e) = -80 C; q2 = (4 x 1014

    e)(1.6 x 10-19

    C/e) = +64 C

    9 2 2 -6 -6

    -3 2

    (9 x 10 N m /C )(80 x 10 C)(64 x 10 C)

    (30 x 10 m)F

    ; F = 5.12 x 104 N, atraccin

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    1-20. Si fuera posible poner 1 C de carga en cada una de dos esferas separadas por una distancia

    de 1 m, cul sera la fuerza repulsiva en Newtons?

    9 2 2

    2

    (9 x 10 N m /C )(1 C)(1 C)

    (1 m)F

    ; F = 9 x 109 N !

    1-21. Cuntos electrones se deben colocar en cada una de dos esferas separadas una distancia

    de 4 mm para producir una fuerza de repulsin de 400 N?

    2 2 2

    2 9 2 2

    (400 N)(0.004 m);

    9 x 10 N m /C

    kq FrF q

    r k

    ; q = 843 nC

    -9

    -19

    1 e843 x 10 C

    1.6 x 10 Cq

    ; q = 5.27 x 10

    12 electrones

    1-22. Una carga de 40 nC se coloca 40 mm a la izquierda de la carga de +6 nC. Cul es la

    fuerza resultante sobre una carga de 12 nC ubicada 8 mm a la derecha de la carga de

    +6 nC?

    9 2 2 -9 -9

    1 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(40 x 10 C)(12 x 10 C)

    (48 x 10 m)F

    9 2 2 -9 -9

    2 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(6 x 10 C)(12 x 10 C)

    (8 x 10 m)F

    ;

    FR = F1 + F2 = 1.88 mN 10.1 mN; F = 8.25 mN, izquierda

    1-23. Una carga de 5 C se coloca 6 cm a la derecha de una carga de 2 C. Cul es la fuerza

    resultante sobre una carga de 9 nC ubicada 2 cm a la izquierda de la carga de 2 C?

    9 2 2 -9 -6

    1 -2 2

    (9 x 10 N m /C )(9 x 10 C)(2 x 10 C)

    (2 x 10 m)F

    F1 = +405 mN, hacia la derecha

    6 nC

    40 mm

    F1 F2

    q2 q1

    -40 nC 8 mm

    q3 = -12 nC

    5 C

    2 cm

    -9 nC 6 cm

    F1

    F2

    q2 q1

    2 C

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    9

    9 2 2 -6 -9

    2 -2 2

    (9 x 10 N m /C )(5 x 10 C)(9 x 10 C)

    (8 x 10 m)F

    ; F2 = +63.3 mN, hacia la derecha

    Fuerza Resultante: FR = 405 mN + 63.3 mN; FR = 468 mN

    1-24. Se coloca un nmero idntico de electrones sobre dos esferas de metal que estn en el aire

    separadas una distancia de 3.0 cm. Cuntos electrones hay en cada esfera si la fuerza de

    repulsin es de 4500 N?

    2 2 2

    2 9 2 2

    (4500 N)(0.03 m);

    9 x 10 N m /C

    kq FrF q

    r k

    ; q = 21.2 C

    -6

    -19

    1 e21.2 x 10 C

    1.6 x 10 Cq

    ; q = 1.33 x 10

    14 electrones

    1-25. Una carga de 4 nC se coloca en una esfera de 4 g que es libre de moverse. Una carga fija

    de 10 C est a una distancia de 4 cm de la esfera. Cul es la aceleracin inicial de la

    carga de 4 nC?

    9 2 2 -9 -6

    2 -2 2

    (9 x 10 N m /C )(4 x 10 C)(10 x 10 C)

    (4 x 10 m)F

    ; F2 = 225 mN

    0.225 N

    0.004 kg

    Fa

    m a = 56.2 m/s

    2

    *1-26. Cul es la fuerza resultante sobre la carga de +2 C que se encuentra a la misma distancia

    de 60 mm de cada una de las dos cargas de 4 C que estn separadas 80 mm?

    040 mmtan ; 48.2

    60 mm

    9 2 2 -6 -6

    2 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(4 x 10 C)(2 x 10 C)

    (60 x 10 m)F

    F2 = 20.0 N, 311.8

    F1

    40 mm

    60 mm

    q2 = -4 C -4 C

    60 mm

    F2

    q3

    q1= 2 C

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    10

    9 2 2 -6 -6

    1 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(2 x 10 C)(4 x 10 C)

    (60 x 10 m)F

    ; F1 = 20.0 N, 228.2

    Fx = (20 N) cos 311.80

    + (20 N) cos 228.20 = 13.33 N 13.33 N; Fx = 0

    Fy = (20 N) sin 311.8. 0

    + (20 N) sin 228.20 = 14.9 N + 14.9 N; Fy = 29.8 N

    Fuerza Resultante: FR = 29.8 N, hacia abajo

    *1-27. Dos cargas de +25 y +16 C estn separadas 80 mm. Una tercera carga de +60 C est

    ubicada entre las otras cargas a 30 mm de la carga de +25 C. Halla la fuerza resultante

    sobre la tercera carga.

    9 2 2 -6 -6

    1 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(60 x 10 C)(25 x 10 C)

    (30 x 10 m)F

    F1 = 15 kN, hacia la derecha

    9 2 2 -6 -6

    2 -3 2

    (9 x 10 N m /C )(60 x 10 C)(16 x 10 C)

    (50 x 10 m)F

    ; F13 = 3.46 kN, hacia la izquierda.

    FR = F1 + F2 = 15 kN 3.46 kN; FR = 11.5 kN, derecha.

    *1-28. Una pelota de 0.02 g est suspendida libremente. A la pelota se le da una carga de +20

    C y se coloca a 0.6 m de la carga de +50 C. Cul ser la aceleracin inicial de la

    pelota?

    9 2 2 -6 -6

    2

    (9 x 10 N m /C )(20 x 10 C)(50 x 10 C)

    (0.600 m)F

    ; F = 25.0 N

    -5

    25.0 N

    2 x 10 kg

    Fa

    m ; a = 1.25 106 m/s2

    50 mm

    q3 = 60 C 16 C

    30 mm

    F1 F2

    q2 q1

    25 C 80 mm

  • Unidad 1 FSICA II M.C. Felipe Lpez Garduza

    11

    *1-29. Una carga de 4 C est ubicada a 6 cm de una carga de 8 C. En qu punto sobre la

    lnea que une a las cargas se anula la fuerza resultante?

    3 1 3 21 2 2 2; (6 )

    kq q kq qF F

    x x

    2 21 2 11 2 2 2

    2

    ; ; x (6 )(6 )

    q q qF F x

    x x q

    Sacando raz cuadrada a ambos lados: 1

    2

    4 C(6 - x) = (6 - x); x = 0.707(6 - x)

    8 C

    qx

    q

    Resolviendo para x, obtenemos: x = 2.49 cm de la carga de 4 C

    *1-30. Una carga de +8 nC se coloca 40 mm a la izquierda de una carga de 14 nC. Dnde se

    debe colocar una tercera carga si debe experimentar una fuerza resultante de cero?

    Considerando el signo de las cargas y sus

    magnitudes, la carga debe estar a la izquierda

    de la carga de 8 nC como se muestra en la fig.

    3 1 3 21 2 2 2; (40 )

    kq q kq qF F

    x x

    2 21 2 11 2 2 2

    2

    ; ; x (40 )(40 )

    q q qF F x

    x x q

    Sacando raz cuadrada a ambos lados de la igualdad:

    1

    2

    8 nC(40 x) = (40 x); x = 0.756(40+ x)

    14 nC

    qx

    q

    Resolviendo para x, obtenemos: x = 124 mm a la izquierda de la carga de 8 nC.

    *1-31. Una carga de +16-C est 80 mm a la derecha de una carga de +9 C. Dnde se debe

    colocar una tercera carga para que la fuerza resultante sobre ella sea cero?

    3 1 3 21 2 2 2; (80 )

    kq q kq qF F

    x x

    q3 q1

    6 cm - x x

    8 C 4 C F1 = F2

    q2

    q3 q2 40 mm x

    -14 nC 8 nC F1 = F2

    q1

    80 mm - x q1 q2

    x

    +16 C 9 C F1 = F2

    q3

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    12

    2 21 2 11 2 2 2

    2

    ; ; x (80 )(80 )

    q q qF F x

    x x q

    Sacando raz en ambos lados: 1

    2

    9 C(80 - x) = (80 - x); x = 0.750(80 - x)

    16 C

    qx

    q

    Despejando x, obtenemos: x = 34.3 mm de la carga de 9-C

    *1-32. Dos esferas de 3 g estn suspendidas de un punto comn por medio de dos hilos ligeros

    de 80 mm. Qu carga se debe colocar en cada esfera si deben mantenerse en equilibrio

    separadas una distancia de 50 mm?

    025 mm

    cos ; = 71.880 mm

    Ty = T sin = mg

    -3 2

    0

    (3 x 10 kg)(9.8 m/s )

    sin sin 71.8

    mgT

    ; T = 30.9 mN

    Tx = T cos 71.80 = (30.9 mN) cos 71.8

    0; Tx = 9.67 mN; Fx = 0: F = Tx

    2 2 -3 -3 2

    2 9 2 2

    (9.67 x 10 N)(50 x 10 m)9.67 mN;

    9 x 10 N m /C

    kq FrF q

    r k

    ; q = 51.8 nC

    Preguntas de Pensamiento Crtico

    *1-33. A una pequea esfera metlica se le da una carga de +40 C, y a una segunda esfera que

    est a 8 cm de distancia se le da una carga de 12 C. Cul es la fuerza de atraccin

    entre ellas? Si se permite que las dos esferas se toquen y luego se separan nuevamente 8

    cm, cul es la nueva fuerza elctrica que existe entre ellas? Es atractiva o repulsiva?

    9 2 2 -6 -6

    2

    (9 x 10 N m /C )(12 x 10 C)(40 x 10 C)

    (0.080 m)F

    ; F = 675 N, atraccin

    Cuando se tocan las esferas, 12 C de carga se neutralizan,

    dejando 28 C que se comparte entre ambas esferas, o

    F F

    mg mg 25 mm

    T 80 mm

    14 C 14 C

    40 C -12 C

    0.08 m

    14 C 14 C

    0.08 m

  • Unidad 1 FSICA II M.C. Felipe Lpez Garduza

    13

    +14 C en cada esfera. Ahora se separan de nuevo:

    9 2 2 -6 -6

    2

    (9 x 10 N m /C )(14 x 10 C)(14 x 10 C)

    (0.080 m)F

    ;

    F = 276 N, repulsin

    *1-34. La carga total sobre dos esferas de metal que estn separadas 50 mm es 80 C. Si se

    repelen entre s con una fuerza de 800 N, cul es la carga de cada esfera?

    q1 + q2 = 80 C; q2 = 80 C q1

    2

    1 2 1 1 1 1

    2 2 2

    (80 C - ) (80 );

    kq q kq q kq C kqF F

    r r r

    ;

    22

    1 1(80 C)Fr

    q qk

    -3 2

    2

    1 19 2 2

    (800 N)(50 x 10 m)(80 C)

    (9 x 10 N m /C )q q

    ; q1

    2 (80 10-6 C)q1+ 222 10

    12 C

    2 = 0

    Resolviendo la ecuacin cuadrtica con: a = 1, b = 80 10-6, y c = 222 1012

    q1 = 77.1 C y q1 = 2.89 C

    Entonces q2 = 80 C q1 con lo que se obtiene: q2 = 2.89 C y q2 = 77.1 C

    Entonces, una carga es 77.1 C y la otra es 2.89 C

    *1-35. A cuatro esferas se les dan cargas de q = +20 C y se colocan en las esquinas de un

    cuadrado de 6 cm de lado. Muestra que la fuerza resultante sobre cada carga tiene una

    magnitud igual a 1914 N. Cul es la direccin de la fuerza? Qu cambiar si las cargas

    son q = 20 C? (Cargas iguales se repelen, as que el signo no importa.)

    2 2(6 cm) (6 cm) 8.485 cmR

    9 2 2 -6 -6

    1 -2 2

    (9 x 10 N m /C )(20 x 10 C)(20 x 10 C)

    (6 x 10 m)F

    q1

    50 mm

    q2

    q q

    q

    6 cm 6 cm

    6 cm

    6 cm

    F2

    F1

    F1

    R

  • Unidad 1 FSICA II M.C. Felipe Lpez Garduza

    14

    9 2 2 -6 -6

    2 -2 2

    (9 x 10 N m /C )(20 x 10 C)(20 x 10 C)

    (8.485 x 10 m)F

    F1 = 1000 N; F2 = 500 N; Para un cuadrado, el ngulo es = 45

    Fx = (1000 N) + (500 N) cos 45 + 0 = 1354 N; Fy = 1000 N + (500 N) sin 45

    = 1354 N

    2 2(1354 N) (1354 N) ;F F = 1914 N, 45 .

    *1-36. Dos cargas q1 y q2 estn separadas una distancia r. Las cargas experimentan una fuerza F

    a esta distancia. Si la separacin inicial disminuye en 40 mm, la fuerza entre las dos

    cargas se duplica. Cul es la separacin inicial?

    1 2 1 22 2

    2

    ( 40 mm)

    kq q kq q

    x x

    ;

    2 2

    2 1

    ( 40 mm)x x

    x2 = 2(x 40 mm)2 Sacando raz en ambos lados:

    x = 1.414(x 40 mm); x = 137 mm

    *1-37. Dos pelotas de 8 g estn suspendidas por medio de hilos de seda de 60 cm de longitud y

    estn unidas a un punto comn. Cuando a las esferas se les da la misma carga negativa,

    stas se mantienen en equilibrio separadas una distancia de 30 cm. Calcula la magnitud

    de cada carga en las esferas.

    00.15 mcos ; = 75.5

    0.60 m Ty = T sin = mg

    -3 2

    0

    (8 x 10 kg)(9.8 m/s )

    sin sin 75.5

    mgT

    ; T = 81.0 mN

    Tx = T cos 71.80 = (81.0 mN) cos 75.5

    0; Tx = 20.25 mN; Fx = 0: F = Tx

    2 2 -4 2

    2 9 2 2

    (2.025 x 10 N)(0.30 m)20.25 mN;

    9 x 10 N m /C

    kq FrF q

    r k

    ; q = 450 nC

    F F

    mg mg 0.15 m

    T 0.6 m

    2F

    F F

    q1

    x 40 mm

    q2

    q1

    x

    q2

    2F