Facultad de Ingeniera de Minas y Metalurga 2014-1

Seminario 1 Fsica 3

21.19.- Dos cargas puntuales se localizan sobre el eje y como sigue: la carga q1= -1.50 nC est en y= - 0.600 m y la carga q2=+3.20 nC se halla en el origen (y = 0). Cul es la fuerza total (magnitud y direccin) ejercida por estas dos cargas sobre una tercera q3 = +5.00 nC que se ubica en y=-0.400 m? 21.20. Dos cargas puntuales estn situadas sobre el eje x del modo siguiente: la carga q1=+4.00 nC est en x = 0.200 m, y la carga q2 =+5.00 nC est en x = - 0.300 m. Cules son la magnitud y la direccin de la fuerza total ejercida por estas dos cargas, sobre una carga puntual negativa q3= -6.00 nC que se halla en el origen? 21.21. Una carga puntual positiva q est situada sobre la parte positiva del eje y en y = a, y una carga puntual negativa -q est en la parte negativa del eje y en y = -a. Se coloca una carga puntual negativa -Q en cierto punto sobre la parte positiva del eje x. a) En un diagrama de cuerpo libre, indique las fuerzas que actan sobre la carga -Q. b) Encuentre las componentes x y y de la fuerza neta que ejercen las dos cargas q y 2q sobre -Q. (Su respuesta slo debera incluir k, q, Q, a y la coordenada x de la tercera carga.) c) Cul es la fuerza neta sobre la carga -Q cuando est en el origen (x = 0)? d) Haga la grfica de la componente y de la fuerza neta sobre la carga -Q, en funcin de x para los valores de x entre -4a y +4a.

21.24. Se colocan dos cargas, una de 2.50 C y la otra de -3.50 C, sobre el eje x, una en el origen y la otra en x = 0.600 m, como se ilustra en la figura 1. Encuentre la posicin sobre el eje x donde la fuerza neta sobre una pequea carga +q debera de ser igual a cero.

Fig 1 Fig 2

21.31. Dos cargas puntuales estn separadas por 25.0 cm (figura 2). Encuentre el campo elctrico neto que producen tales cargas en a) el punto A y b) en el punto B. c) Cules seran la magnitud y la direccin de la fuerza elctrica que producira esta combinacin de cargas sobre un protn situado en el punto A? 21.43. Dos cargas puntuales positivas q estn colocadas sobre el eje x, una en x = a y la otra en x =-a. a) Calcule la magnitud y la direccin del campo elctrico en x = 0. b) Obtenga la expresin para el campo elctrico en puntos sobre el eje x. Use los resultados para graficar la componente x del campo elctrico en funcin de x, para valores de x entre -4a y +4a. 21.44. Dos partculas con cargas q1 = 0.500 nC y q2 = 8.00 nC estn separadas por una distancia de 1.20 m. En qu punto de la lnea que conecta las dos cargas, el campo elctrico total producido por ambas cargas es igual a cero? 21.45. Una carga puntual de +2.00 nC est en el origen, y una segunda carga puntual de -5.00 nC est en el eje x en x = 0.800 m. a) Encuentre el campo elctrico (magnitud y direccin) en cada uno de los puntos siguientes sobre el eje x: i) x = 0.200 m; ii) x = 1.20 m; iii) x =-0.200 m. b) Calcule la fuerza elctrica neta que las dos cargas ejerceran sobre un electrn colocado en cada punto del inciso a).

21.60. Dibuje las lneas de campo elctrico para un disco de radio R con densidad superficial de carga positiva y uniforme s. Para hacer su diagrama, utilice lo que sabe sobre el campo elctrico cuando est muy cerca del disco y muy lejos de ste. 21.61. a) Dibuje las lneas de campo elctrico para una lnea de carga infinita. Le ser de utilidad mostrar en un diagrama las lneas en un plano que contenga la lnea de carga, y en otro las lneas de campo en un plano perpendicular a la lnea de carga. b) Explique cmo muestra el diagrama que i) la magnitud E del campo elctrico slo depende de la distancia r a partir de la lnea de carga, y ii) que E disminuye segn 1>r. 21.62. La figura 3 muestra algunas de las lneas de campo elctrico debidas a tres cargas puntuales situadas a lo largo del eje vertical. Las tres cargas tienen la misma magnitud. a) Cules son los signos de las tres cargas? Explique su razonamiento. b) En cul(es) punto(s) la magnitud del campo elctrico es la ms pequea? Explique su razonamiento. Diga cmo los campos producidos por cada carga puntual individual se combinan para dar un campo neto pequeo en este(os) punto(s).

Fig 3 Fig 4 21.75. Dos esferas pequeas con masa m =15.0 cuelgan de cordones de seda con longitud L = 1.20 m desde un punto comn (figura 4). Cuando se da a las esferas cantidades iguales de carga negativa, de

modo que q1 = q2 = q, cada cordn cuelga con =25.0 con respecto a la vertical. a) Elabore un diagrama que muestre las fuerzas sobre cada esfera. Trate las esferas como cargas puntuales. b) Encuentre la magnitud de q. c) Ahora se acortan ambas cuerdas a una longitud L = 0.600 m; en tanto que las cargas q1 y q2 permanecen iguales. Qu nuevo ngulo formar cada cordn con la vertical? (Sugerencia:

esta parte del problema se puede resolver numricamente con valores para y ajustndolos hasta que se obtenga una respuesta consistente.) Lunes 7 de abril 2014