Secundaria Problemas sobre la Ley de Coulomb

[Zeddicus]

Buenas
Este es mi primer post espero hacerlo bien
Me gustaria que me ayudaran en unos problemas sobre la ley de Coulumbivados
y sus derivados
las preguntas son de sellecion multiple asi que eligen la correcta y si me pueden explicar porque eligieron esa se los agradeceria para asi aprender ya que las hise pero no se si estan bien
Bueno sin mas aqui va

4- En una region del espacio, el campo electrico E es uniforme. Si partimos de un punto a y nos dirigimos en la dirrecion del campo eletrico hasta un punto b, la diferencia de potencial Vab es:
a- Cero
b- Positiva Solamente
c- Solo negativa
d- Positiva primero y despues negativa
e- Negativa primero y despues positiva

Otra

Las preguntas 5 a 8 se basan en la siguiente informacion: entre dos puntos A y B separados una distancia s existe un campo electrico E uniforme, dirigido de A a B. En el punto A se encuentra una carga q de masa m sin velocidad inicial.

5- La fuerza que actua sobre q es:
a- Eq
b- E/q
c- Eqs
d- Es
e- 2Eqs/m

6- El trabajo de la fuerza electrica cuando la carga llega a B es:
a- Eq
b- Eqs
c- Eq/s
d- Es
e- 2Eqs/m

7- La diferencia de potencial entre A y B es:
a- Eq
b- Eqs
c- Eq/s
d- Es
e- 2Eqs/m

8- La velocidad a que la carga q que llega a B es:
a- Eq
b- Eqs
c- Eq/s
d- Es
e- 2Eqs/m -- todo esto elevado a la raiz

y la ultima espero no abusar con tantas preguntas

Las preguntas 1 a 2 se basan en la siguiente informacion: se considera una esfera hueca de radio r, con carga Q.

1- El campo electrico en el centro es:
a- 0
b- KQ/r
c- KQ/r ---- la r elevado al cuadrado
d- KQ/4r
e- KQ/4r --- la r elevado al cuadrado

2- El potencial n el centro es:
a- 0
b- KQ/r
c- KQ/r ---- la r elevado al cuadrado
d- KQ/4r
e- KQ/4r --- la r elevado al cuadrado

Bueno eso es todo espero que me puedan ayudar y si la responden me explican porque
Gracias de antemano y
Saludos ¡¡¡

[leo4258]

Re: Problemas sobre la Ley de Coulumb

Hola y bienvenido. Voy a tratar de contestar tus preguntas, igualmente ten en cuenta que aquí en el foro hay personas que saben muchísimo mas que yo y que pueden orientarte mejor en el tema, te digo porque yo también soy mas o menos nuevo aquí, por eso no te quedes solo con esto, y sigue investigando y preguntando lo que no te quede claro.
Bueno aquí va:

4) Yo diría que la respuesta es la b) o la c) dependiendo del sentido de las lineas de campo, puesto que si me muevo para ir de A a B en la misma dirección y sentido que las lineas de campo entonces, Vab será positivo, porque como E apunta en sentido en el que disminuye el potencial (de ahí el signo del segundo miembro en la ecuación ), entonces al ser el potencial en B menor que en A, la diferencia dará un valor positivo. Si las lineas de campo tuvieran sentido contrario entonces seria positiva la diferencia de potencial.

5) Ahora si se especifica el sentido de las lineas de campo para los ejercicio que siguen (sentido de A hacia B). La respuesta es la a) y esto es así por definición pues la fuerza que actúa sobre una carga sumergida en una campo E es el producto entre la carga y el campo, osea Fe = E.q . No hay mucho mas para agregar, solo que dependiendo del signo de la carga y el sentido de las lineas de campo, la fuerza apuntará para uno u otro lado.



6)La respuesta correcta seria la b) pues el trabajo en este caso es la fuerza que se le aplica a la carga por la distancia (o mejor dicho camino que se recorre), en ecuaciones:
entonces y luego .
Al resolver esta integral queda W = q.E.(B-A) = q.E.s

7) La diferencia de potencial entre A y B se puede calcular usando el punto anterior, como se que W = q.E.s y como Vab = Wab / q entonces Vab = (q.E.s) / q = E.s

También se puede calcular usando entonces como E es uniforme y constante sale de la integral y me queda Vab = E.(B-A) = E.s

8) La respuesta es la e) pues sale de la siguiente ecuación:
q.(Vb - Va) = 1/2.(m.v²) - 1/2.(m.vo²)
Si te digo como se deduce, te voy a confundir, es mas, tal ves te diga cosas que no estén del todo bien, pero te dejo un fragmento que lei por ahi que habla un poco de esto:
" La energía potencial q(V'-V) (en nuestro caso Vb - Va) se transforma en energía cinética. Siendo V'-V la diferencia de potencial existente entre dos puntos distantes x. En un campo eléctrico uniforme V'-V=Ex. "

Entones reemplazando llegamos a que: q.E.s = 1/2.m.v² (vo es cero por dato del problema, la velocidad inicial) entonces v = ( (2.q.E.s) /m )¹/²

1) La respuesta es la a) osea que el campo es cero, se puede argumentar usando la ley de Gauss. "El teorema de Gauss afirma que el flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada es igual al cociente entre la carga que hay en el interior de dicha superficie dividido entre [FONT=Symbol]e[/FONT]0."

Entonces, si para calcular el flujo o campo E en el centro, tomo como superficie gausiana una esfera concentrica, entonces al no haber cargas encerradas dentro de dicha superficie gausiana, se puede despejar que E es igual a cero en dicho punto.


2) Cabe recordar que el potencial tiene sentido solo cuando se especifica un punto de referencia cuyo valor de potencial sea nulo, en este caso supongamos que tomamos como punto de referencia el infinito y le asignamos el potencial nulo, entonces el potencial en el centro de la esfera (osea el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde el punto de referencia hasta el centro), es el trabajo que se necesita para llevarla desde infinito hasta un punto en la superficie de la esfera mas el trabajo necesario para llevarlo desde el mismo punto de la superficie de la esfera, al centro de la misma, y la respuesta correcta es la b) osea el trabajo realizado para el primer tramo, pues el segundo tramo no se realiza trabajo (ya que por ser el campo nulo, es entonces V cte).


Antes de terminar, te paso unas preguntas (para responder si son verdaderas o falsas) importantes para el tema:

1.El potencial electrostático es siempre positivo para todo punto del espacio.
2.Si una carga libre negativa, inicialmente en reposo es colocada sobre un lugar donde la afecta un campo electrostático, ésta siempre va hacia el lugar de mayor potencial.
3.El trabajo de mover una carga de un punto a otro de una superficie equipotencial puede ser distinto de cero.

1)FALSO. Pues si considero una carga de prueba positiva, dependiendo de cómo sea el campo E sobre el cual la carga de prueba está sumergida, el potencial será positivo o negativo. Por ejemplo un campo E generado por una carga negativa, hace que el potencial en un punto cercano sea negativo pues un agente externo debe hacer una fuerza para sostener a la carga de prueba cuando esta viene del infinito. Si el campo E fuese generado por una carga positiva entonces el potencial en un punto cercano sería positivo porque debe hacerse un trabajo positivo para llevar la carga desde un punto de potencial cero (puede ser infinito) hasta el punto en cuestión. (V = W/Q)

2)VERDADERO. Pues las cargas libres negativas tienden a ir a zonas de mayor potencial como las cargas positivas libres tienden a ir a zonas de menor potencial, esto es así porque la carga negativa en este caso, experimentará una fuerza F = q.E y siempre será en sentido contrario al del campo E y como el campo E apunta en la dirección en que disminuye el potencial, entonces la carga negativa ira a zonas de mayor potencial. Por ej. Una esfera cargada positivamente tiene en las cercanías una carga puntual negativa, esta última será atraída por el campo E hacia la esfera y a medida que se acerca el trabajo que hay que hacer para separarla de la esfera será mayor, por lo tanto el potencial también será mayor.

3)FALSO. Pues en una superficie equipotencial no cuesta trabajo mover una carga de un lado a otro, siempre y cuando me mueva sobre esa superficie equipotencial. Puesto que si por ejemplo quiero mover una carga q de un puntoA a un puntoB (siempre sobre la superficie equipotencial) entonces la diferencia de potencial entre A y B es cero por lo que el trabajo también, se puede ver esto con la siguiente fórmula:
VA – VB = WAB / q entonces 0 = WAB / q entonces 0 = WAB.

Bueno esto es todo lo que yo puedo hacer, espero que te sirva.
Seguro que hay cosas que se pueden explicar mejor, o de alguna manera mas facil.
Si te siguen quedando algunas cosas sin comprender, no dudes en publicarlas que de seguro alguien te va a ayudar.

Saludos.

PD: Si alguien encuentra algún error por favor avisen.