Otras carreras Duda en ejercicios de fisica aplicada a la farmacia

[pildorillas]

HOLA A TOD@S!!!

TENGO varias dudas sobre este ejercicio, y pronto me examino y no me entero de este tema, es el tema q más trabajo me cuesta, si alquien me ayudase se lo agradeceria:

problema: una molecula lineal se puede considerar formada por 3 iones. uno central con carga -2e y dos con carga iguales a +e situados a 0,4 nm en lados opuestos al ion central.
a) calcule la fuerza electrica sobre cada ión.
B) calcule la energia potencial electrica de cada ion.


gracias de antemano a todos!!!!

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Re: Duda en ejercicios de fisica aplicada a la farmacia

Hola,

Es una aplicación directa de la ley de Coulomb y del principio de superposición aplicado a fuerzas eléctricas. La fuerza eléctrica de los iones que se encuentran en los lados será igual. Vamos a numerar los iones, con 1, 2 (el central) y 3 el del otro lado. La fuerza que actúa sobre el ión 1, el de un lado, va a ser la misma que la que actúa sobre el ión 3, y ésta será:

$$\vec F_{total}=\vec F_{2,1}+\vec F_{3,1}$$

Si haces el diagrama de fuerzas, los dos vectores están contenidos en el eje $x$ pero son de sentidos opuestos, pues el ión central, negativo, atrae el positivo, y el ión 3 situado en el extremo repele al otro ión positivo. Por tanto, teniendo en cuenta que el principio de superposición aplicado a fuerzas eléctricas afirma que la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales no varía en presencia de otras cargas y la fuerza resultante que actúa sobre una carga dada es igual a la suma vectorial de las fuerzas individuales que sobre dicha carga ejercen las demas, tienes que:

$$\vec F_{3,1}=-\dst\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dst\frac{q_1q_3}{r^2_{3,1}}\cdot \hat{\imath}$$

Por otro lado, tienes la fuerza de atracción que ejerce el ión central sobre el ión 1. La fuerza, en este caso será:

$$\vec F_{2,1}=\dst\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dst\frac{q_1q_2}{r^2_{2,1}}\cdot \hat{\imath}$$

De igual modo tienes la distancia a la que se encuentra unos iones con respecto a otros, siendo $r_{2,1}=0.4\\\mathrm{nm}$ y $r_{3,1}=2r_{2,1}$. Imagino que tendrás que usar el valor de la permitividad del vacío, por lo que tienes que:

$$\boldsymbol{k}=\dst\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\approx 9\cdot 10^9\mathrm{Nm^2/C^2}$$

Si sumas ambas fuerzas obtendrás la fuerza que actúa sobre el ión 1, o sobre el ión 3. Para el central (2) tendrás que hacer el diagrama de fuerzas para ver cómo se orientan los vectores y repetir el proceso indicado.

Para hallar la energía potencial eléctrica de cada ión tienes que hacer un proceso similar, teniendo en cuenta esta vez, que se trata de un escalar y no de un vector.

Por tanto, sólo has de tener en cuenta que la energía potencial asociada a la interacción electrostática entre cargas de distinto signo es negativa, como ocurrirá entre el ión de un lado y el ión central:

$$E_p=-\boldsymbol{k}\dst\frac{q_1q_2}{r_{2,1}}$$

Mientras que la energía potencial asociada a la interacción electrostática entre cargas del mismo signo (los iones de los extremos) será positiva:

$$E_p=\boldsymbol{k}\dst\frac{q_1q_3}{r_{3,1}}$$

Puedes calcular de igual modo la energía potencial del sistema de partículas haciendo simplemente:

$$E_{p.sistema}=\boldsymbol{k}\left(\dst\frac{q_1q_2}{r_{1,2}}+\dst\frac{q_1q_3}{r_{1,3}}+\dst\frac{q_2q_3}{r_{2,3}}\right)$$

Los cálculos ya son cosa tuya Si tienes alguna duda, no tienes más que preguntar.

Saludos,

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Re: Duda en ejercicios de fisica aplicada a la farmacia

Por cierto, aunque estés cursando la asignatura de Física en farmacia, este problema no se trata de uno de Química física. Te lo digo porque esa sección sólo está dedicada principalmente al estudio de la velocidad de reacción de las reacciones químicas o al comportamiento de los diferentes estados de la materia. Este hilo estaría mejor en la parte de electromagnetismo.

Ya que eres nuevo, sería conveniente que leyeras las normas y consejos del foro. Por tanto, la próxima vez que publiques un hilo, trata de hacerlo en la sección más adecuada para no ocasionar más trabajo a los moderadores

Saludos!

[pildorillas]

Re: Duda en ejercicios de fisica aplicada a la farmacia

Muchísimas gracias!!! ya me sale el ejercicio es que antes lo no entendia, y ahora sí. Es que soy muy torpe para estas cosas!! gracias