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Ejemplos Resueltos

Ecuación

La Ley de Coulomb es valida para cargas puntuales, es decir para aquellas cargas cuyo tamaño es mucho menor que la distancia entre ellas. De dicha ley se desprende la siguiente ecuación matemática:

La ley 2Donde:

  • F = fuerza de atracción o repulsión (Newtons)
  • K = Constante electrostática (9 x 109 Nm2/C2)
  • q1 y q2 = cargas electrostáticas (Coulomb)
  • r = distancia de separación entre las cargas

Primer ejemplo

Planteamiento del problema: Dos cargas puntuales positivas de 3 y 10 microcoulombs se encuentran en el vacío a 15 mm una de la otra. Calcular la fuerza de repulsión.

Solución: para resolver este tipo de problemas te proponemos el siguiente procedimiento

  1. Identificar los datos a partir del enunciado del problema
  2. Establecer la ecuación y sus despejes correspondientes
  3. Realizar las conversiones necesarias
  4. Sustituir los datos y resolver operaciones

1.- Datos:   q1 = 3x10-6 C      q2 = 10x10-6 C      r =  15x10-3 m        K = 9X109 Nm2/C2       F = ?

2.- Ecuación:   en esta caso no es necesario realizar despejes  F = kq1q2 / r2

3.- Conversiones: en esta ocasión solo se requiere expresar micro y mili en notación científica que ya esta expresado en los datos

4.- Sustitución y operaciones:   F = (9X109 Nm2/C2) (3x10-6 C) (10x10-6 C)  /  (15x10-3)  = 0.27 / 2.25x10-4

Resultado   F = 1200 N

Segundo ejemplo

Planteamiento del problema: ¿A que distancia deben colocarse 2 cargas eléctricas de -25 y 40 microcoulombs respectivamente, para que la fuerza de atracción entre ellas sea de 500 N?

Solución:
1.- Datos:   q1 = -25x10-6 C      q2 = 40x10-6 C      r = ?         K = 9X109 Nm2/C2       F = 500N

2.- Ecuación:   en esta caso se requiere despejar para "r"        r2 = kq1q2 / F

3.- Conversiones: en esta ocasión solo se requiere expresar micro y mili en notación científica que ya esta expresado en los datos

4.- Sustitución y operaciones:   r2  = (9X109 Nm2/C2) (-25x10-6 C) (40x10-6 C)  / 500 N   = -9 / 500 = -0.018  este es el resultado es negativo debido a que la fuerza es de repulsión y equivale al cuadrado de la distancia, para obtener el resultado final se debe sacar raíz cuadrada y para poder realizarlo vamos a omitir el signo negativo

Resultado   r = 0.134 m  = 13.4 cm