PROBLEMARIO DE FISICA II -PARTE I1.- Una persona al caminar sobre una alfombra (en un día seco) adquiere una carga negativa por fricción de 64 μC, al llegar a la puerta de salida siente una descarga. Podría decir ¿Cuántos electrones pasaron de la alfombra a la persona y de la persona a la puerta? e (carga del electrón) = 1.6 x 10-19 C 2.- Dos esferas de masa m = 10 g cuelgan de hilos de seda de longitud L = 120 cm. poseen cargas idénticas q y por repulsión están separadas x = 5 cm., tal como se muestra en la figura. Diga cuánto vale q 3.- Tres carga puntuales se hallan en los vértices de un triángulo equilátero de lado a = 10 cm. Calcular la fuerza resultante sobre la partícula 3. q1 = 2X10-6 C; q2 = 2x10-6 C ; q3 = 4.10-6 C 4.- Dos pequeñas esferas de plástico tienen cargas positiva. Cuando están separadas 30 cm la fuerza de repulsión es de F = 0,15N. Diga: a) ¿cuál es la carga de cada esfera? y b) ¿cuál sería la carga de cada una si una de las esferas tiene tres veces la carga de la otra? 5.- ¿A qué distancia deben estar colocados un protón y un electrón para que la fuerza electrostática entre ambos sea de 1N? Resp.1.52x10-14 m. CAMPO ELECTRICO 6.- Dos pequeñas esferas de plástico tienen cargas positiva. Cuando están separadas 30 cm la fuerza de repulsión es de F = 0,15 N. Diga: a) ¿cuál es la carga de cada esfera? y b) ¿cuál sería la carga de cada una si una de las esferas tiene tres veces la carga de la otra? 7.-Un campo eléctrico acelera un electrón hacia el este a 1.84 x 10 9 m/s2. Determine la magnitud y dirección del campo. Resp.10.5 Nm/C, hacia el oeste. 8.-Una partícula alfa, el núcleo de un átomo de Helio, tiene una masa de 6.64 x 10 -27 Kg. y una carga de +2e. ¿Qué magnitud y dirección del campo eléctrico balanceara su peso? Resp. 203Nn/C, arriba. 9.- ¿Qué magnitud tiene una carga puntual elegida de modo que el campo eléctrico a 75 cm. de distancia posea la magnitud de 2.3 N/C? Resp. 144 pC. 10.-Calcule la magnitud del campo eléctrico generado por un dipolo eléctrico, cuyo momento dipolar 3.56 x 10-29 Cm, en un punto situado a 25.4 nm a lo largo del eje bisectorial. Resp. 19.5 kN/C 11.-La carátula de un reloj tiene las cargas puntuales negativas –q, -2q, -3q, …, -12q, fijas en las posiciones de los numerales correspondientes. Las manecillas no perturban el campo. ¿A que hora el horario apuntara en la misma dirección que el campo eléctrico en el centro de la carátula? (sugerencia suponga cargas diametralmente opuestas) Resp. 9:30 12.- ¿A qué distancia en el eje de un disco cargado de radio R es la magnitud del campo eléctrico igual a la mitad del valor del campo en la superficie del disco en el centro? Resp. R/√3 13.-Tres cargas están dispuestas en un triangulo equilátero .Considere las líneas de campo debidas a +q y a –q; a partir de ellas identifique la dirección de la fuerza que opera sobre +q por la presencia de estas dos cargas, la distancia que existe entre ellas es a. Resp. A la derecha 1 Calcule el trabajo efectuado por un agente externo al mover la carga puntual hacia el origen. a) ¿Cuál es la magnitud y dirección de E en un punto intermedio entre las cargas? b) ¿Que fuerza (magnitud y dirección) operaria en un electrón puesto ahí? Resp.-Una carga eléctrica de -9. Determine su velocidad en el instante en el que se halla a una distancia r2 de p. b) ¿Cual es la diferencia de potencial entre las placas? Resp. Una partícula alfa (constituida por dos protones y dos neutrones) tiene una energía cinética K en puntos lejanos del núcleo y se dirige directamente a el.2 eV c) 13. la mantenemos en reposo a una distancia r1 de p.9 x 10 -15 N. b) 93.32 MeV 21. La partícula alfa apenas si toca la superficie del núcleo donde se invierte la dirección de su velocidad. -3. x = 3.-Una carga puntual tiene q = +16 µC.90 mm y r2 = 2.4 kV/m b)2.-Mantenemos una partícula de carga q en posición fija en el punto p y una segunda de masa m.-Dos grandes placas conductoras paralelas están separadas por una distancia de 12 cm y transportan cargas iguales pero opuestas en sus superficies frontales. Resp.17m de distancia en una dirección directamente opuesta. ¿Cuánta energía se libera? Resp. Resp.1 µC. Esta última se libera y se repele de la primera.85 kV 22.2 V b) -27. a) Calcule el campo eléctrico en la posición del electrón. 16. Calcule K. a) 585 kN/C.48 m de radio el cual se encuentra en el plano XY con su centro en el origen.-En un relámpago típico. m = 18mg. Resp. 30 GJ 17.93 pC se halla en el eje X.06 m de distancia y el punto B se halla a 1. Suponga que q = 3. Considere el punto A esta a 2. Calcule la diferencia de potencial Va – Vb Resp.14.6 pN. dos cargas iguales y opuestas de magnitud 1.07 m. suponiendo que describe una orbita circular de este radio centrado en el núcleo. que tiene la misma carga. b) La energía potencial eléctrica del átomo cuando ele electrón esta en este radio.-Un núcleo de oro contiene una carga positiva igual a la de 79 protones y tiene un radio de 7 fm.6 Km/s 18. (Suponga que V = 0 en el infinito) Resp.5 mm. a)24.186 pJ 2 .12 nC se distribuye uniformemente alrededor de un anillo de 1.-Calcule el valor de la distancia x de modo que la energía potencial en el sistema sea cero. hacia la carga positiva. a diferencia de potencial entre los puntos de descarga es de unos 1. hacia la carga negativa.2 cm. c) La energía cinética del electrón.-Se mantienen a una distancia de 15. POTENCIAL ELECTRICO 15. 2.0 x 109 V y a carga transferida es de 30 C aproximadamente.-Calcule a) El potencial eléctrico creado por el núcleo de un átomo de Hidrogeno en una distancia promedio del electrón circulante (r = 509 x 10 -11 m).93 kV 20. Una partícula que transporta una carga de -5. r1 = 0. a) 27.6 eV 19. Un electrón colocado en la mitad entre ellas experimenta una fuerza de 3.88 x 10-7 C. 96cm a)Cual es el potencial eléctrico en el punto C.-Dos cargas q = +2.2 mm de cada lado. Halle ФE a través de la superficie.2. como se muestra. Esta inmersa en un campo eléctrico uniforme con E = 1800 N/C.. (Sugerencia: considere el cuadrado como una cara de un cubo con arista d). 26.0078 N m2/C 25.Una carga puntual de 1. 3 .13µC están fijas en el espacio y separadas por una distancia d = 1.. mide 3.Una carga puntual +q está a una distancia d/2 en una superficie cuadrada de lado d y está directamente arriba del centro del cuadrado como se muestra en la figura 24. (use la normal apuntando hacia fuera). R = -0. Calcule el flujo a través de la superficie. el campo E es uniforme y paralelo al eje del hemisferio. y las líneas de E entran a través de la base plana.84 x 10 -6 C esta en el centro de una superficie gaussiana cúbica de 55 cm de arista.23.Calcule ФE a través de (a) la base plana y (b) la superficie curva de un hemisferio de radio R..-La superficie cuadrada que se encuentra en la fig. Las líneas de campo forman un ángulo de 65º con la normal “apuntando hacia afuera”. halle el flujo eléctrico a través del cuadrado.76 MV 24. Resp. R= 208 KN m2/C 27. (b) Se coloca otra carga q afuera del cascarón.. tiene una longitud de 42 cm y un diámetro de 12 cm. Puesto que en el espacio no existe un suelo.1 kN/C 31.(a) El cilindro de la máquina fotocopiadora del problema muestra 3. Calcule la cantidad neta de carga contenida en un cubo de 100m de arista ubicado a una altitud entre 200 y 300m.Los Vehículos espaciales que viajan a través de los cinturones de radiación de la Tierra chocan con electrones atrapados.6 x 10-6 C 29..Una placa de metal de 8. generando averías en los circuitos de control y otras anomalías operativas. donde b = 8830 N/C m1/2. ¿cuál es la carga neta en la superficie interna del cascarón? (d) ¿Son sus respuesta válidas si la esfera y el cascarón no son concéntricos? R= (a) –Q. (b) –Q. (a)¿Cuál es la carga neta en la superficie interna del cascarón?. R= 4.0 cm de lado tiene una carga total de 6.R= q/6€0 28. ¿Cuál debe ser la carga en este nuevo cilindro? R= (a) 322nC (b) 143nC Leoncio Hernández León. Suponga que a= 13.Una esfera conductora que contiene una carga Q está rodeada por un cascaron conductor.4 x 10 -6 C de carga en una revolución orbital. Feb/2013 4 ..3 m de diámetro acumula 2.0 cm.. Ey = Ez = 0. ¿Cuál es la carga total en el cilindro? (b) El fabricante desea producir una versión portátil de la máquina. Esto requiere el tamaño del cilindro a una longitud de 28 cm y un diámetro de 8 cm. R= (a) 452 nC/m2 (b) 51. desprecie la curvatura de la tierra. ¿cuál es ahora la carga neta en la superficie interior del cascarón?.3 N m2/C (b) 197 pC 30. (c) -(Q+q). cerca del centro de la misma. El campo eléctrico en la superficie del cilindro debe permanecer inalterado. (a) Usando la aproximación de la placa infinita. (c) Si q se mueve a una posición entre el cascarón y la esfera. calcule el campo eléctrico a 0.Las componentes del campo eléctrico en la figura son E x = bx1/2..50 mm arriba de la superficie de la placa. (b) Calcule el campo eléctrico resultante inmediatamente afuera de la superficie del satélite. R= (a) 53 MN/C (b) 60 N/C 33. (d) si 32. la carga resultante acumulada puede resultar significativa y dañar a los componentes electrónicos. R= (a) 22. (b) Estime el campo a una distancia de 30 m.-Experimentalmente se determina que el campo eléctrico en cierta región de la atmósfera de la Tierra está dirigido verticalmente hacia abajo. Calcule (a) el flujo del campo eléctrico a través del cubo y (b) la carga dentro del cubo. Un satélite metálico esférico de 1. A una altitud de 300m el campo es de 58 N/C y a una altitud de 200 m es de 110 N/C.0 x 10 -6 C. (a) Determine la densidad de carga superficial.