CENTRO EDUCATIVO SAGRADA FAMILIA DE NAZARET“EDUCAMOS LA MENTE Y EL CORAZÓN DE LAS NUEVAS GENERACIONES” PLAN DE RECUPERACIÓN 2015 FÍSICA 11: I PERIODO magnitud y dirección de la fuerza En los siguientes ejercicios realice esquemas para una mejor comprensión o explicación gráfica. 1. 2. 3. Dos cargas idénticas separadas 25 mm son sujetas a una fuerza de repulsión de 890 N. ¿ Cuál es la magnitud de cada carga?. Dos cargas puntuales se atraen inicialmente con una fuerza de 750 N. Si su separación se reduce a un tercio de su valor original, ¿ Cuál es la nueva fuerza de atracción?. Una carga de +60 nC se coloca a 60 mm a la izquierda de una carga de +20 μC( microcoloumb) . ¿ Cuál es la fuerza resultante sobre una carga de -35 μC colocada en el punto medio de las dos cargas?. 4. Una carga puntual de +45 μC se coloca a 75 mm a la izquierda de una segunda carga puntual de -35 μC . resultante sobre q1 ? 7. ¿Cuál debe ser la separación entre dos cargas de -10 nC para que la fuerza de repulsión entre ellas sea de 9 N? 8. En el anterior problema si triplicamos la fuerza su separación se reduce o se amplifica?, Cuál sería este valor? 9. El mismo número de electrones se coloca en dos esferas de metal separadas 3 cm en el aire. ¿Cuantos electrones hay en cada esfera si la fuerza resultante es de 4500 N? 10. Dos cargas desconocidas idénticas se encuentran sometidas a una fuerza de repulsión recíproca de 86 N cuando la distancia que las separa es de 95 mm. ¿Cuál es la magnitud de cada carga? 11. Tres cargas q1 :−32nC , q2 :+16 nC ,q 3 : 8 nC están ubicadas bajo el esquema que muestra la figura que se da a continuación: ¿Qué fuerza se ejerce sobre una tercera carga de +12 μC 5. colocada en el punto medio? En el anterior problema, ¿ Cuál es la fuerza resultante sobre una tercera carga de +5 μC colocada entre las otras dos cargas y a 50 mm de la carga de +45 6. μC ? Tres cargas puntuales q1 :+8 μC ,q 2 :−4 μC y q3 :+2 μC se colocan en las esquinas de un triángulo equilátero que mide 80 mm de lado. ¿ Cuáles son las a) Determina la fuerza resultante que ejercen las otras dos cargas sobre q1 . Sugerencia: es necesario utilizar el teorema del coseno. b) Determine la dirección (ángulo de esta fuerza resultante) CENTRO EDUCATIVO SAGRADA FAMILIA DE NAZARET “EDUCAMOS LA MENTE Y EL CORAZÓN DE LAS NUEVAS GENERACIONES” 12. Cuatro esferas pequeñas se colocan en las esquinas de un cuadrado cuyos lados tienen 6 cm de longitud, y a cada una de ellas q=+20 μC se aplican cargas . Demuestra que la fuerza resultante en cada carga tiene una magnitud equivalente a a 1914 N. ¿Cuál es la dirección de la fuerza?. 13. Dos cargas F q1 y q2 están . Si la separación inicial disminuye en solo 40 mm., la fuerza entre las dos cargas se duplica. ¿ Cuál era la distancia inicial?. Justifica tus respuestas con procedimientos. 14. Dos esferas de médula de saúco de 8 g están suspendidas de hilos de seda de 60 cm de longitud, atados a un mismo punto. Cuando a las esferas se les imparten cantidades iguales de carga negativa, éstas se separan y quedan en reposo a 30 cm una de la otra. Calcula la magnitud de la carga en cada esfera de médula. 15. Una carga de +16 μC está a 80 mm a la derecha de una carga de +9 μc . ¿Donde se deberá colocar una tercera carga para que la fuerza resultante sea cero?. 16. Una carga de +8nc se coloca a 40 mm a la izquierda de una carga de -14 nC. ¿Dónde se debe colocar una tercera carga para que esta quede sometida a una fuerza resultante de cero?. 17. Una carga de +5 μC colocada en un punto P en un campo eléctrico experimenta una fuerza descendente de 8 x 10−4 N 18. En un punto determinado del espacio, la intensidad del campo eléctrico es de 60 N/C en dirección al oeste. Una carga desconocida recibe una fuerza hacia el este de 8 x 10−5 N ¿ Cuál es la naturaleza y magnitud de la carga?. separadas por una distancia r. A esta distancia se ejerce sobre ellas una fuerza intensidad del campo eléctrico en ese punto? . ¿ Cuál es la 19. ¿ Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza que actuaría sobre un electrón si este se ubicará en a) el punto P del problema numero 17?. 20. Determina la magnitud, dirección y el sentido del campo eléctrico que debe aplicarse a un electrón para equilibrar su peso. 21. Se comprueba que en la proximidad de la superficie de la Tierra, existe un campo eléctrico, aproximadamente de 100 N/C, dirigido verticalmente hacia abajo. a) ¿ Cuál es el signo de la carga eléctrica existente en la Tierra? b) ¿ Cuál es el valor de esta carga? c) Como la Tierra es un conductor, esta carga esta distribuida casi totalmente en su superficie, ¿Cuál es entonces, la carga existente en cada metro cuadrado de la superficie de la tierra?, sugerencia: averigua el área total de la superficie terrestre. 22. La figura muestra las líneas de fuerza de un campo eléctrico. a) ¿Este campo es más intenso en las proximidades de la región A o de la región B?, Justifica matemáticamente. b) Si se coloca un cuerpo pequeño metálico descargado en este campo, ¿Quedará en equilibrio? (Considera que un solo cuerpo actúan las fuerzas eléctricas debida al campo existente). CENTRO EDUCATIVO SAGRADA FAMILIA DE NAZARET “EDUCAMOS LA MENTE Y EL CORAZÓN DE LAS NUEVAS GENERACIONES” 23. Una esfera metálica de radio R1 , cargada positivamente y colocada en el interior de una esfera hueca descargada, también R2 metálica de radio interno 25. Calcula la intensidad de un campo eléctrico en el punto medio de una recta de 165 mm que une una carga de -35 , y espesor d. Realiza un gráfico donde se pueda ver la variación del campo eléctrico con la distancia al centro común de las esferas. de -55 μC μC con otra . 26. ¿Cuál es la aceleración de un electrón (e= −19 −1,67 x 10 C ) colocado en un campo eléctrico descendente constante de 4 x 105 N /C ?¿ Cuál es la fuerza gravitacional que actúa sobre esta carga? 27. La intensidad del campo eléctrico entre las placas de la figura es de 4000 N/C. ¿ Cuál es la magnitud de la carga sobre la esfera de médula suspendida cuya masa es de 3mg y esta bajo un ángulo de 30 grados como lo señala el esquema. 24. Dos cargas puntuales q1 :−28 nC y q2 :+28 nC están separadas por una distancia de 18 cm. A partir de lo anterior y con el esquema que se da a continuación determine el campo eléctrico en el punto A y B. Para calcular el ángulo o dirección utilice los teoremas fundamentales de la Trigonometría. 27. Dos placas paralelas, ambas de 2 cm de ancho y 4cm de largo, están colocadas verticalmente de CENTRO EDUCATIVO SAGRADA FAMILIA DE NAZARET “EDUCAMOS LA MENTE Y EL CORAZÓN DE LAS NUEVAS GENERACIONES” modo que la intensidad del campo eléctrico entre ambas es de 10000 N/C hacia arriba. ¿ Cuál es la carga en cada placa?. 28. Una esfera de 8cm de diámetro tiene una carga de 4 μC en su superficie. ¿ Cuál es la intensidad del campo eléctrico en la superficie, 2cm fuera de la superficie y 2cm dentro de la superficie?.. 29. Una carga de +8 nC se halla sobre la superficie de una esfera metálica hueca cuyo radio es de 3cm. Aplica la ley de Gauss para hallar la intensidad del campo eléctrico a una distancia de 1 cm de la superficie de la esfera. ¿ Cuál es el campo eléctrico en un punto ubicado 1cm dentro de la superficie?. 30. a) Calcula el potencial en el punto A que está a 60 cm de distancia de una carga de -6 μ C. b) ¿Cuál es la energía potencial si una carga de +9nC esta colocada en A? 31. Dos cargas q1 :+7 nc y q2 :−7 nc , están separadas 18 cm como lo muestra el esquema. Determina el potencial en los puntos A y B. Sugerencia: al mover una carga de -1,5 μc del punto A al punto B?. 33. La diferencia de potencial entre dos placas separadas entre si 12mm es de 25 kV ( Kilovoltios). Determina la intensidad del campo eléctrico entre las placas. la V =Ed fórmula siguiente ; d= distancia, E= intensidad del campo eléctrico y V= Potencial eléctrico.. 34. ¿ Cuál es la energía potencial de una carga de +12 nC localizada a 105 mm de una carga de 90 μC ? ¿Cuál es la energía potencial si la misma carga está a 50 mm de una carga de -90 μC 35. ? Un electrón energía de adquiere −15 2 x 10 J una al pasar del punto A al punto B. ¿Cuál es la diferencia de potencial entre esos puntos en volts? 36. ¿ Cuál es el voltaje de ruptura (Voltaje máximo para que exista una fisura) de un condensador con dieléctrico de vidrio ( K=7,5) si la separación entre sus placas es de 4mm?, la rigidez dieléctrica promedio es de 118 MV/m. 37. Las placas de un condensador en paralelo están separadas entre si 1,5 cm a lo ancho y 3 cm a lo largo. ¿ Cuál debe ser la separación en aceite de transformador de las placas de este condensador si la capacitancia total es de 6,5 pF 32. Cuál es la diferencia de potencial entre los puntos A y B del anterior problema?, ¿ Cuánto trabajo realiza un campo eléctrico Utiliza ? 38. Para las cargas y las distancias que muestra el esquema, calcule el potencial en los puntos A, B y C. ¿Cuánto trabajo es realizado por el campo eléctrico al trasladar una carga de +2 μC desde C hasta A? ¿En qué punto B el potencial eléctrico es igual a cero? CENTRO EDUCATIVO SAGRADA FAMILIA DE NAZARET “EDUCAMOS LA MENTE Y EL CORAZÓN DE LAS NUEVAS GENERACIONES” 39. Demuestra que la energía potencial total de las tres cargas colocadas en las esquinas del anterior triangulo equilátero está dada por 40. Los siguientes ejercicios 39 y 40 son basados en el siguiente esquema −3 k q 2 d . Supongamos que q=1 μC y d =30 mm , Cuál es la energía potencial de todo el sistema de cargas?. 41 Realizar todos los ejercicios y repasar toda la temática de condensadores durante el primer bimestre