unidad V... problemas

problemas. unidad V

18.1 Un tanque de 20.0L contiene 0.225Kg de helio a 18 C. La masa molar del helio es de 4.00 g/mol. a) ¿cuantos moles de helio hay en el tanque?
b) Calcule la presion en el tanque en Pa y atm.

R: El uso de valores de estos constantes con mayor o menos precisión puede introducir diferencias en las terceras figuras de algunas respuestas.

18.3 Un tanque cilindrico tiene un piston ajustado que permite cambiar el volumen del tanque. El tanque contiene originalmente 0.110 m3 de aire a 3.40 atm de presion. Se tira lentamente del piston hasta aumentar el volumen del aire a 0.390 m3. Si la temperatura no cambia, ¿ que valor final tiene la presion?.

R:

18.23 ¿Que volumen tiene 3.00 moles de cobre?

R:

18.33 Tenemos 2 cjas del mismo tamaño A yB. Cada caja contiene gas que se comporta como gas ideal. Insertamos un termometro en cada caja y vemos que el gas de la caja A esta a 50 C, mientras que el de la caja B esta a 10 C. Esto es todo lo que sabemos hacerca del gas contenido en las cajas. ¿cuales de las afirmaciones siguientes deben ser verdad? ¿cuales podrian ser verdad? a) la presion en A es mayor que en B?b) Hay mas moleculas en A que en B?c) A y B no pueden contener el mismo tipo de gas? d) Las moleculas en A tienen en rpomedio mas energia cinetica por molecula que las de B?e) Las moleculas en A se mueven con mayor rapidez que las de B?

Respuesta:

18.41 a) Calcule la capacidad calorifica especifica a volumen constante del vapor de agua (M= 18 g/mol), suponiendo que la molecula triatomica no lineal tiene tres grados de libertad traslacionales y dos rotacionales y que el movimiento vibracional no contribuye. b) La capacidad calorifica real del vapor de agua a baja presion es de cerca 2000 J*K. Compare esto con su calculo y comente el papel real del movimiento vibracional.

Respuesta

18.45 Para nitrogeno gaseoso (M= 28 g/mol), ¿Cual debe ser la temperatura si la rapidez del 94.7% de las moleculas es menor que: a) 1500 m/s b) 1000 m/s c) 500 m/s

R:

unidad 4

13.6 Momento de Rotación Magnético sobre un Lazo

1. Si un campo magnético se aplica en la positiva dirección-x, que fuerza magnética sobre el alambre que comprende la parte superior del bucle se dirige en el + x,-x, + y,-y, + z,-z o dirección?



R= Fz es positivo y se dirige hacia abajo. Para determinar la dirección de la fuerza magnética sobre un cable que lleva corriente, imagínese señalar los dedos de su mano derecha en la dirección de la corriente. Rice sus dedos hasta que ellos señalen en la dirección del campo magnético. Su pulgar señala en la dirección de la fuerza magnética sobre el cable.

2. Si la dirección del campo magnético se invierte, ¿qué pasará con la dirección de la fuerza magnética sobre cada uno de los cuatro lados del bucle?

R= las Fz iran al centro y las Fy se dirigen hacia los lados. Si el campo magnetico se incrementa positivamente la fuerza magnetica actúa para los lado exteriores del campo donde se encuentra, en cambio si se incremente el campo magnetico negativamente, las fuerzas en z actuan hacia el exterior y las fuerzas en y actúan hacia el interior, en cambuo el campo magnético ca al medio de la figura, hacia adentro.

3. ¿Cuál es la fuerza neta actuando sobre el bucle?

R= Las fuerzas en la parte superior e inferior del bucle son iguales en magnitud (porque de igual magnitud actual, la duración y el campo magnético), pero en dirección opuesta, porque de lo contrario las direcciones de las corrientes. Por lo tanto, estas dos fuerzas de suma a cero. Lo mismo es cierto para las fuerzas de las dos partes en el cable de bucle. Por lo tanto, la fuerza neta en el bucle es igual a cero.



4. ¿Qué va a pasar con la magnitud y la dirección de las fuerzas magnéticas que actúan en los cuatro segmentos de cable si la rotada bucle es a un pequeño ángulo positivo?

R= Las fuerzas en la parte superior e inferior del bucle son iguales en magnitud (porque de igual magnitud actual, la duración y el campo magnético), pero en dirección opuesta, porque de lo contrario las direcciones de las corrientes. Por lo tanto, estas dos fuerzas de suma a cero. Lo mismo es cierto para las fuerzas de las dos partes en el cable de bucle. Por lo tanto, la fuerza neta en el bucle es igual a cero.



5. ¿Qué va a pasar con la magnitud de la fuerza en la parte superior de alambre cuando el bucle se gira a +90 °?

R= se podria decir que obtiene un valor de cero, debido a que no se encuentra ni en direccion hacia arriba ni hacia abajo; simplemente queda indicada en el lazo.


6. ¿Qué va a pasar con la magnitud y la dirección de la fuerza en la parte superior de alambre cuando el bucle se gira más allá de +90 °?

R= La magnitud seguira con valores negativos y la direccion tomara una direccion hacia abajo en el eje de las "y"; el angulo que se le da es de 110º



7. ¿Puede la fuerza neta en el bucle de ser distinto de cero?

R= si, si la fuerza de arriba es mas grande que la de abajo.



8. ¿Cuál será la dirección de la red de par en el bucle si está girada a un pequeño ángulo positivo?

R= sera hacia abajo, negativa.



9. ¿Cuál será la dirección de la red de par en el bucle si está girada a un pequeño ángulo negativo?

R= sera hacia arriba, positiva.



10. Con el campo magnético apunta en la dirección + x, por lo que el ángulo de orientación del bucle de la experiencia positiva de par máximo?

R=



11. ¿El tamaño de la torsión depende de la zona del bucle? Si es así, ¿cómo?



R= Si la anchura del bucle se incrementa y, a continuación, el brazo de la palanca de las fuerzas en la vertical aumenta segmentos de cable, lo que lleva a un mayor par motor. Si la altura del bucle se incrementa, entonces la duración de los segmentos de cable vertical aumenta, lo que lleva a una mayor fuerza, lo que conduce a un mayor par motor. Por lo tanto, el aumento de las dimensiones del bucle aumenta el par neto en el bucle!

12: por diversas orientaciones, examinar de cerca la relación entre el campo magnético, momento dipolo magnético, y el par de vectores. ¿Puedes pensar en una simple relación vector que resume la dependencia de la torsión en el momento de dipolo magnético y el campo magnético?

R: El par máximo es cuando los otros dos vectores son 90 ° aparte, y es igual a cero cuando los otros dos vectores son o bien 0 ° ó 180 ° de separación. Esto suena un poco como una función de seno. El vector entre productos,,tiene una magnitud que depende del ángulo entre y en una forma sinusoidal. De hecho, especifica correctamente la magnitud y la dirección de la torsión en una corriente portadora de bucle.

unidad 4... ley cero de la termodinamica

1.- ¿Que propiedades dependen de la temperatura?

R: 1.- Punto de Fusion.2.- Punto de Ebullicion.3.- Densidad.

2.- ¿A que se le llama Equilibrio Tèrmico?

R: Se le llama equilibrio termico a a dos sistemas que estan en contacto mecanico directo o separados mediante una superficie que permite la trasnferencia de calor. tambien se dice que los cuerpos se encuentran en equilibrio termico cuando no existe flujo de calor de uno haca otro.

3.- ¿Què es un Aislante Ideal?

R: Es cualquier material que impide la transmision de energia en cualquiera de sus formas, con masa que impide la transportacion de energia; como:1.- Aislante Termico.2.- Aislante Elèctrico. 3.- Aislante Acùstico. 4.- Aislante de Microondas. 5.- Aislante de Barreras.

4.- Dibujar un sistema que representa la Ley Cero de la Termodinàmica, iniciando el equilibrio tèrmico.

5.- ¿Cuàndo se dice que dos sistemas estan en equilibrio tèrmico?
R: Cuando ambos cuerpos estan en contacto tèrmico y no existe flujo de calor de uno hacia otro. Ademas las propiedades fisicas del sistema varian con respecto a la temperatura y cambian con el tiempo.

6.- ¿Por què cuando una enfermera toma la temperatura de un paciente, espera que la temperatura del termometro empieza a cambiar?
R: Porque la temperatura del cuerpo varia, segun el
medio; la temperatura interna o cenrtal del cuerpo es regulada de forma precisa y se conserva dentro de limites muy estrechos. Es por eso que la enfermera espera a que la temperatura del termometro deje de cambiar para poder lograr un equilibrio tèrmico entre el paciente y el ambiente.

7.- Mencione tres tipos de dispositivos que miden la temperatura:
R: 1.-Termometro (medicion de temperatura del cuerpo humano o ambiental).
2.-Termopar (medicion de la diferencia de temperatura
entre extremos; denominados punto caliente y punto frio).
3.- Pirometro (mide la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella).

8.- ¿Cual es la temperatura de congelacion del agua en ºF?
R: 32 ºF

9.- Calcular la temperatura Fahrenheit del planeta Venus, si en ºC corresponde a 460.
R: Grados Celsius a Fahrenheit
ºF = ( 1.8 ) ( ºC ) + 32( 1.8 ) ( 460 ) + 32
460 ºC = 860 ºF

10.- Encontrar la temperatura en la que coinciden las escalas Fahrenheit y Celsius.
R: Ambas coinciden a 40º bajo cero.

11.- La temperatura de la corona solar es de 2 x 10`7 ºC, y la temperatura a la que helio se licua a presion estandar es de 268.93 ºC.
a) Expresar estas temperaturas en ºK.
b) Explica porque suele usarse la escala Kelvin.

R: a) Grados Celsius a Grados Kelvin
ºK = ºC + 273.15
20000000 + 273.15 = 20000273.15
268.93 + 273.15 = 542.08
b) Solamente se utiliza en experimentos especiales cientificos; el ºK es la unidad de temperatura creada sobre la base del ºC, estableciendo el punto cero, en cero absoluto (-273.15 ºC) y conservando la misma dimension.

12.- Dos vasos de agua, "A" y "B" estan inicialmente a la misma temperatura. La temperatura del vaso "A" aumenta 10 ºF y la del vaso "B" 10 ºK. ¿Cuàl vaso esta ahora a mayor temperatura?

R: Grados Fahrenheit a Grados KelvinºK = ( ºF + 459.67 ) / 1.8( 10 + 459.67 ) / 1.8260.93 ºKPor lo tanto el vaso "A" tiene ahora mayor temperatura. ( vaso "A"=260.93 ºK y vaso "B"=10ºK)

unidad III... cuestionario..

Unidad III Campo Magnetico

Campo Magnetico de un Alambre


Pregunta 1: La Dirección del Campo Magnético
¿Cuál será el campo magnético aspecto positivo cuando las corrientes actuales a través del alambre? (Positivos actual se define a fluir fuera de la pantalla.)
Aumentar la corriente en el cable y comprobar su predicción.

R:Al mover las flechas azules del simulador que son las encargadas de indicar la carga y líneas de campo magnético del alambre; se observa que al traspasar una corriente positiva, las líneas de dicho campo aumentan conforme aumentamos los valores de la corriente y por consiguiente también el flujo aumenta. Pregunta 2: Orientación del Campo Magnético

¿Qué hace el ángulo de campo magnético que en relación con la posición del vector que conecta el cable hasta el punto de interés?

R: Cuando se cambia la dirección del vector del campo magnético en un punto especifico se puede ver que las líneas del campo permanecen igual, sin embargo la distancia desde el punto de origen hasta un punto especifico varia dependiendo de su ubicación y es representado por la letra “r (radio)”, además también se genera un cambio radical en la intensidad de campo magnético representado por la letra B.



Pregunta 3: Magnitud a lo largo de una Línea Radial
¿La magnitud de los cambios sobre el terreno a lo largo de una línea que se extiende radialmente lejos de los cables?
Cuidadosamente arrastre el vector del campo magnético sobre una recta, radial fuera de la línea del cable para comprobar su respuesta.


R: Al parecer la magnitud del campo magnético no cambia ya que solo se esta ocasionando un movimiento en el vector director y lo único que cambia es el radio y la intensidad del campo.


Pregunta 4: Magnitud de Campo a lo largo de una Línea
¿La magnitud de los cambios sobre el terreno a lo largo de las líneas de campo circular?
Cuidadosamente arrastre el campo magnético en torno a un vector de la circular líneas de campo magnético para comprobar su respuesta.

R: De la misma forma que en la respuesta anterior, no se observa un cambio en la magnitud del campo al arrastrar el vector director alrededor de las líneas circulares. Lo único que cambias es el radio en el vector director y la intensidad de campo.



Pregunta 5: La Dependencia de la Actual
¿Qué va a pasar con la magnitud y la dirección del campo magnético, en el punto en el espacio que están estudiando, si el actual es el aumento?
Aumentar la actual y comprobar su predicción.



R: Al momento de realizar el experimento se observa de forma gradual que tanto la magnitud como la dirección del campo magnético varían sustancialmente al generar un aumento en la corriente.






Pregunta 6: Flipping la Actual
¿Qué va a pasar con la magnitud y la dirección del campo magnético, en el punto en el espacio que están estudiando, si la corriente es volteado de positivo a negativo?
Voltear la corriente en el cable y comprobar su predicción. predicción.


R: En este punto se observa que las circunferencias verdes que indican la magnitud del campo magnético cambian el sentido inverso de dirección, es decir, de derecha a izquierda, además también se produce un cambio en el vector director del campo magnético en dirección hacia abajo.






Pregunta 7: Plan Limaduras de Hierro
¿Qué va a pasar con el patrón de limaduras de hierro, si la corriente es volteada a un valor positivo?

Voltear la corriente en el alambre de vuelta a un valor positivo y comprobar su predicción.


R: En este caso la dirección de la flecha con respecto a las circunferencias verdes que indican el campo magnético no cambian de dirección, sin embargo el radio y la intensidad de la magnitud toman valores distintos, además el vector director regresa a la posición anterior, es decir a su posición original.







Pregunta 8: Dependencia Funcional en la Actual
¿Cuál es la dependencia funcional de campo magnético sobre las actuales para un recto, actual portadora de alambre?


R: Debido a que el campo magnético aumenta en una cantidad constante, para un aumento constante en la corriente, la dependencia debe ser lineal. Desde las gotas del campo a 0 cuando la corriente es 0, después la dependencia linear debe ser, de hecho, proporcional.







Pregunta 9: La Dependencia Funcional en la Distancia
¿Cuál es la dependencia funcional de campo magnético sobre una distancia de la recta, actual portadora de alambre?




R:Debido a que el campo magnético disminuye por un factor de dos ,cuando los aumentos de la distancia por un factor de dos la dependencia deben ser e l ~ 1/r. de B.






Pregunta 10: Ley Biot-Savart
¿Cuál es la distancia de un cable de llevar más allá de 10 A que el campo magnético es menos de 15 μT?
Utilizar la simulación para comprobar su respuesta.


Pregunta 11: Rompecabezas Biot-Savart
A 2 cm de largo objeto se coloca en el campo magnético de un alambre de 15 A. Un extremo del objeto está expuesto a un campo de 35 μT. ¿Qué gama de campos magnéticos de mayo, el otro extremo del objeto a ser expuestos?
Utilizar la simulación para comprobar su respuesta.


R: El extremo del objeto en el campo de 35 µT se debe localizar en:
B = µI/2πr

r = µI/2πB


r = (4π x 10-7 Tm/A) (15 A)/2π (35 x T) 10-6


r = 0.086 M.


Así, el otro extremo del objeto debe estar entre 10.6 cm y 6.6 cm del alambre. Tapar esta dos distancias en la ley de Biot-Savart rinde campos magnéticos el µT 28 del µT y 45, respectivamente.

cuestionarios de las exposiciones

1.- Dos esferas metálicas cuelgan de hilos de nylon. Cuando se colocan próximas entre si tienden a atraerse. Con base sólo en esta información, analice los modos posibles en que podrían estar cargadas las esferas. Es posible que, luego de tocarse, las esferas permanezcan adheridas una a la otra? Explicar la respuesta.

Las esferas al decir que se atraen deben de estar cargadas con signos contrarios es decir una de ellas ha de ser de signo positivo y la otra de signo negativo. Lo último depende de la magnitud de la fuerza de atracción entre ambas. Así como del valor de las cargas, pero si la fuerza eléctrica de atracción es suficiente, puede ser que después de tocarse, permanezcan adheridas.




2.- Los buenos conductores eléctricos, como los metales, son típicamente buenos conductores del calor; los aisladores eléctricos, como la madera, son típicamente malos conductores del calor. Explicar por qué tendría que haber una relación entre la conducción eléctrica y la conducción térmica en estos materiales.

Existe una relación por que en el caso de los metales, los electrones que se encuentran en la capa de valencia están libres; por lo cual tienen facilidad para el intercambio de estos mismos, este intercambio permite tanto la conductividad eléctrica así como de energía termina debido al constante movimiento que hay entre los electrones que a su vez producen calor.




3.- Tres cargas puntuales están dispuestas en línea. La carga Q3 = + 5 nC está en el origen. La carga Q2 = - 3 nC está en x = 4 cm. La carga Q1 = está en x = + 2 cm. Cuál es la magnitud y el signo de Q1, si la fuerza neta sobre Q3 es cero?4.- Se coloca una carga puntual de 3.5 uC, a 0.8 m a la izquierda de una segunda carga puntual idéntica. Cuáles son las magnitudes y direcciones de las fuerzas que cada carga ejerce sobre la otra?

Cuestionario Equipo 2
Fuerza Electrostaica, Principio de Superposicion


1.- Dos cargas puntuales iguales ejercen fueras iguales una sobre la otra. Pero si una carga es el doble de la otra, siguen ejerciendo fuerzas iguales una sobre la otra, o una ejerce dos veces más fuerza que la otra?

Son iguales ya que el aumentar una de las cargas la fuerza de atracción y/o repulsión entre ellas se mantienen constante por parte de ambas.

2.- Qué semejanza presentan las fuerzas eléctricas con las fuerzas gravitatorias? Cuáles son las diferencias más significativas?
La semejanza es que ambas se basan en la atracción entre dos o más cuerpo distintos. Y la diferencias mas significativas, es que la fuerza gravitatoria se basa conforme a la masa de los cuerpos mientras que la fuerza eléctrica es necesario que las partículas o cuerpos estén cargados ya será positivamente o negativamente.

3.- A dos esferas pequeñas de plástico se les proporciona una carga eléctrica positiva. Cuando están a 15 cm de distancia una de la otra, la fuerza de repulsión entre ellas tiene una magnitud de 0.22 N. Qué carga tiene cada esfera, a) Si las dos cargas son iguales?, b) Si una esfera tiene cuatro veces más carga que la otra?


4.- Tres cargas puntuales están ordenadas a lo largo del eje de las “x”. La carga Q1= +3 uC está en el origen, y la carga Q2 = - 5 uC está en x = 0.2 m. La carga Q3 = - 8 uC . Dónde esta situada Q3 si la fuerza neta sobre Q1 es 7 N en la dirección – x?
Respuesta


= -

= ()()()/
= -3.375 N


= -3.375 - = 7 N

- = 7 - 3.375 = 3.625/-1= -3.65

= -3.625

-3.625= ()()/

(-3.625)= ()()


= ()()/(-3.625)
= r= 0.244 m



Cuestionario Equipo 3
Fuerza Electrica Superposicion (cuantitativa9


1.- Algunos de los electrones libres de un buen conductor (como un trozo de cobre, por ejemplo) se desplazan con una rapidez de 10^6 m/s ó más. Por qué estos electrones no escapan volando del conductor?

Pueden desarrollar esa velocidad cuando se aplica una diferencia de potencial entre los extremos de este (por ejemplo). Pero los electrones no podrían escapar de la red que conforma el sólido por las fuerzas interatómicas que los mantiene ligados, y solo se mueven los de las capas o niveles externos, y se alinean para dar lugar a una corriente eléctrica.

2.- Defina la aseveración siguiente: Si hubiese una sola partícula con carga eléctrica en todo el universo, el concepto de carga eléctrica carecería de significado?

El significado de carga eléctrica básicamente seria que se necesita otra partícula para generar la carga eléctrica que se representa por atracción y repulsión de partículas, entonces si no existiera otra partícula, no se generaría la carga eléctrica y por consecuente no aplicaría este significado.

3.- Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje de las “y” como sigue: la carga Q1 = - 1.5 nC en y = - 0.6 m, y la carga Q2 = + 3.2 nC en el origen (y = 0). Cuál es la fuerza total (magnitud y dirección) que estas dos cargas ejercen sobre una tercera carga Q3 = + 5 nC que se encuentra en y = - 4 m?
1 nC --- 1 x 10-9 C

= 5.84 x 10-9

= 9 x 10-9

q3 = F31 – F32
= 5.84 x 10-9 – 9 x 10-9
= - 3.16 x 10-9


4.- Dos cargas puntuales están situadas sobre el eje de las “x” como sigue: la carga Q1 = + 4 nC está en x = 0.2 m, y la carga Q2 = + 5 nC están en x = - 0.3 m. Cuáles son la magnitud y dirección de la fuerza total que estas dos cargas ejercen sobre una carga puntual negativa Q3 = - 6 nC que se encuentra en el origen?
1 nC --- 1 x 10-9 C

= 5.4 x 10-6

= 3 x 10-6

q3 = F13 – F23

= 5.4 x 10-6 – 3 x 10-6
= 2.4 x 10-6


Cuestionario Equipo 4
Campo Eléctrico: Carga Puntual.


1.- Se coloca un protón en un campo eléctrico uniforme y luego se libera. Después se coloca un electrón en el mismo punto y se libera. Experimentan estas dos partículas la misma fuerza?,

Si, ya que el campo al que están sometidos es el mismo para ambos casos y por lo tanto están sometidos a la misma fuerza de este.
Y la misma aceleración?

No, ya que sus masas son diferentes y por lo tanto, aplicando la segunda Ley de Newton ( F= mg ), la aceleración depende de la masa y no solo de la fuerza que se aplique al protón y al electrón respectivamente.
Se desplazaran en la misma dirección al ser liberadas?

No, ya que en caso de que el campo sea generado por una partícula negativa, al protón al liberarse se alejara de esta partícula (la repulsión), y el electrón en cambio se vera atraído por esta partícula (atracción), si el campo es generado por una partícula positiva las fuerzas serian de manera viceversa.

2.- Los campos eléctricos suficientemente intensos pueden provocar que los átomos se ionicen positivamente, esto es, que pierdan uno ó más electrones. Explicar como ocurre esto.

Los campos eléctricos generan niveles de energía, al absorber la energía un electrón se excita y pasa a un mayor nivel de energía, si el campo eléctrico produce ‘‘demasiada energía’’, esta será suficiente para que el electrón no solo pase a otro nivel de energía sino que tendera a saltar del átomo para formar un enlace con otro enlace.

Qué es lo que determina la intensidad que el campo debe tener para que esto ocurra?

El nivel de energía del electrón de valencia ( el que ocupa el ultimo nivel de energía dentro del átomo), en el que se encuentra este, ya que este nivel determinara que tan dispuesto esta el electrón para saltar del átomo o que tanta intensidad requiere el electrón para lograr la ionización.

3.- Cierta partícula tiene una carga – 3 nC. a) Hallar la magnitud y dirección del campo eléctrico debido a esta partícula en un punto situado 0.25 m directamente arriba de ella, b) A que distancia de esta partícula tiene su campo eléctrico una magnitud de 12 N/C?.

4.- Un electrón inicialmente en reposo se deja libre en un campo eléctrico uniforme. El electrón se acelera verticalmente hacia arribar recorriendo 4.5 m en los primeros 3 us después de ser liberado.
a) Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico?,
E = K q/r2
= 9 x 109 nm2/C2 (1.602 x 10 -19 C / (4.5 m)2
= 7.12 x 10 -11 n/c

b) Se justifica no tener en cuenta los efectos de la gravedad?, justificar la respuesta cuantitativamente.


Cuestionario Equipo 5
Campo Eléctrico: Debido a un Dipolo.


1.- La temperatura y velocidad del aire tiene valores diferentes en distintos lugares de la atmósfera terrestre. Es la velocidad del aire un campo vectorial?. Por que?. Es la temperatura del aire un campo vectorial? Por que?.

El campo vectorial es un conjunto infinito de cantidades que se encuentran asociadas con cada punto del espacio. Si decimos que la velocidad del aire es un campo vectorial estamos en lo incorrecto ya que la velocidad no se encuentra relacionada específicamente con un solo factor que se encuentre en el espacio. Ahora si decimos que la temperatura del aire es un campo vectorial estamos en lo correcto ya que la temperatura se encuentra relacionada con los factores en los que se manifiesta.

2.- Un objeto pequeño que tiene una carga de – 55 uC experimenta una fuerza hacia debajo de 6.2 x 10^9 N cuando se coloca en cierto punto de un campo eléctrico, a) Cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico en este punto?, Cuáles serían la magnitud y dirección de la fuerza que actúa sobre un núcleo de cobre (número atómico = 29) masa atómica = 63.5 g/mol) situado en este mismo punto del campo eléctrico?.

En un sistema de coordenadas rectangulares se coloca una carga positiva puntual Q = 6x10^-9 C en el punto x = + 0.15 m, y = 0, y una carga puntual idéntica en x = - 0.15 m, y = 0. Hallar las componentes x y y, así como la magnitud y la dirección del campo eléctrico en los puntos siguientes: a) el origen; b) x = 0.3 m, y =0; c) x = 0.15 m, y = - 0.4 m; d) x = 0, y = 0.2 m.




Cuestionario Equipo 6

Campo Eléctrico: Problemas.


1.- Dos partículas con cargas Q1 = 0.5 nC y Q2 = 8 nC, están separadas por una distancia de 1.2 m. En qué punto a lo largo de la recta que une las dos cargas es igual a cero el campo eléctrico total debido a ambas cargas?

Cargas de punto q1 (0.500 nC) y q2 ( 8.00 nC) se sepran cerca x= 1.20 m es cero cuando;

= = k/ = k /(1.20 - ) = = (1.2 - ) = - 2 (1.2) +

= () + 2(1.2) q1r1- = 0 ó 7.5 + 1.2 - 0.72 = 0

= 0.24, -0.4 = 0.24 se separan cerca


2.- Una carga puntual de + 2 nC está en el origen, y una segunda carga puntual de – 5 nC está sobre el eje de las x en x = 8 m. a) Hallar el campo eléctrico (magnitud y dirección) en cada uno de los puntos siguientes sobre el eje de las x: i) x = 0.2 m; ii) x = 1.2 m; iii) x = - 0.2 m. b) Hallar la fuerza eléctrica neta que las dos cargas ejercerían sobre un electrón colocado en cada punto del inciso a).

a) R:
Carga de punto (2.00 nC) esta en el origen y (-5.00 nC) esta en X= 0.800 m
i) X= 0.200 m ; E= / + / = 575 N/C
ii) X= 1.20 m ; E= / + / = 269 N/C
iii) X= -0.200 m ; E= / + / = 405 N/C
st1\:*{behavior:url(#ieooui) }

E=F/q = K q1/r2 carga 1 (+2nC) E1 carga 2 (-5nC)
x = 0.2 m; ii) 9x109(2x109)/(0.2m)2 = 450 N/C E= K (-5x10-9)/(0.2m)2= -1.12 N/C
x = 1.2 m; iii) 9x109(2x109)/(1.2m)2 = 12.5 N/C E= K (-5x10-9)/(1.2m)2= -312.5 N/C
x = - 0.2 m. 9x109(2x109)/(-0.2m)2 = 450 N/C E= K (-5x10-9)/(-0.2m)2= -1.125N/C
b) R:
F= -eE
i) F= C · 575 N/C = N
ii) F= · 269 N/C = N
iii) F = · 405 N/C = N

ET
E1 – E2= 450 N/C – (-1.12 N/C) = 451.12 N/C
E1 – E2= 12.5 N/C – (-312.5 N/C) = 325 N/C
E1 – E2= 450 N/C – (-1.125 N/C) = 451.12 N/C


Cuestionario Equipo 7

Flujo Eléctrico.

1.- Si se aumentan todas las dimensiones de la siguiente figura, por un factor de tres, Qué efecto tendrá este cambio en el flujo eléctrico a través de la caja?
Carga positiva adentro de la caja, flujo saliente.

R:
Ninguno, ya que la cantidad de líneas que atraviesen la caja serian las mismas sin importar las dimensiones de la caja, existiría un cambio en el flujo eléctrico si aumentáramos el valor de la carga ya que eta produciría una mayor cantidad de líneas que atravesaran la superficie de la caja.

2.- A fin de generar la cantidad máxima de energía eléctrica, los paneles solares se instalan de modo que estén aproximadamente de cara al Sol como sea posible. Explicar en qué sentido esta orientación es análoga a la obtención del flujo eléctrico máximo a través de una superficie plana.

R:
Esta orientación se relaciona con la relación en que entre mayor ángulo de captación del sol tengan los paneles solares, mayor será la cantidad de rayos recibidos por estos y mayor la cantidad de energía generada, esto es igual en relación al flujo eléctrico, entre mayor cantidad o mas líneas de fuerza atraviesen una superficie plana mayor será el valor del flujo eléctrico.

3.- Una hoja plana de papel con área de 0.25 m^2 está orientada de modo tal que la normal a la hoja forma un ángulo de 60º con un campo eléctrico cauniforme cuya magnitud es de 14 N/C, a) Hallar la magnitud del flujo eléctrico a través de la hoja; b) Depende de la respuesta del inciso a) de la forma de la hoja? Por que?; c) Con qué ángulo Φ entre la normal a la hoja y campo eléctrico es la magnitud del flujo a través de la hoja i) máxima? ii) mínima? Explicar las respuestas.

a) R:
A= 0.25 m2
θ= 60̊ = (14N/C)(cos60̊)(0.25 m2 )
=1.75 N m2 /C
E= 14 N/C
Φ= ¿?
b)R:
No, porque si se conoce el valor del área total, la respuesta no depende de la forma de la superficie.
c) R:
i) con un angulo totalmente perpendicular al flujo = 90̊ la magnitud del flujo es Maxima.

4.- Un cubo tiene lados de longitud L. Está colocado con un vértice en el origen como se muestra en la figura. El campo eléctrico es uniforme y está dado por E = - Bi, + Cj – Dk, donde B, C y D son constantes positivas. A) Hallar el flujo eléctrico a través de cada una de las seis caras del cubo S1, S2, S3, S4, S5, S6. b) Hallar el flujo eléctrico a través de todo el cubo.



Cuestionario Equipo 8
Ley de Gauss.

1.- Cuál es el flujo eléctrico total a través de una superficie que encierra totalmente un ion litio negativo? Cómo influiría en la respuesta el hecho de que se extendiera la superficie sin dejar de encerrar el ion (y ninguna otra carga)?

R:
/ = X = C litio----radio ionico= 2.- Se coloca una cantidad conocida de carga Q en el conductor de forma irregular que se muestra en la figura. Si se conoce el tamano y la forma del conductor, Se puede utilizar la ley de Gauss para calcular el campo eléctrico en una posición arbitraria externa al conductor?

R:
Si porque con la ley de gauss podemos calcular tanto el campo electrico interior de la particula como el exterior.

3.- Una superficie cerrada contiene una carga neta de -3.6 uC. Cuál es el flujo eléctrico neto a través de la superficie?, b) El flujo eléctrico a través de la superficie cerrada resulta ser de 780 N m^2/C, Qué cantidad de carga encierra la superficie?, c) La superficie cerrada del inciso b) es un cubo de con lados de 2.5 cm de longitud. Con base en la información dada en el inciso b), Es posible saber dónde está la carga dentro del cubo?. Explicar la respuesta.

R:
lado= 2.5 cm / = vol= (2.5) = 0.0125m = X =
Sacamos el radio del cubo dividiendo el valor de la arista entre 2, despues de eso podremos facilmente sacar el campo electrico aplicando la formula de la ley de gauss y una vez obteniendo ese resultado sacaremos el flujo electrico con la formula de y listo.

4.- En cierta región del espacio el campo eléctrico E a) es uniforme. Utilizar ley de Gauss y verificar que esta región de espacio debe ser eléctricamente neutra; es decir, la densidad volumétrica de carga ρ debe ser cero, b) Es cierta esta aseveración a la inversa; es decir, que en una región del espacio donde no hay carga E debe ser uniforme? Explicar la respuesta.
R:
Nos piden que saquemos el campo electrico y como no tenemos la carga pero tenemos el radio y el flujo, podemos usar la formula del flujo electrico para determinar el campo electrico y una vez determinado despejaremos la Q en la formula y obtendremos el resultado.

Cuestionario Equipo 9

Movimiento de una carga en un campo eléctrico: Introducción


1.- Una superficie gaussiana esférica encierra una carga puntual q. Si la carga puntual se des plaza del centro de la esfera a un punto alejado del centro, Cambia el campo eléctrico en un punto de la superficie? Cambia el flujo total a través de la superficie gaussiana? Explicar la respuesta.

2.- Una esfera metálica sólida con un radio de 0.45 m tiene una carga neta de 0.25 nC. Hallar la magnitud del campo eléctrico, a) En un punto situado a 0.1m afuera afuera de la superficie de la esfera; b) en un punto dentro de la esfera, a 0.1 m debajo de la superficie.

3.- En una demostración de clase de física se coloca una carga de - 0.18 uC en el domo esférico de un generador Van de Graaff; a) A que distancia del centro del domo se debe sentar usted para que el campo eléctrico en ese punto no exceda el máximo recomendado de 614 N/C (De acuerdo con las normas de seguridad del IEEE, Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos, los seres humanos deben evitar la exposición prolongada a campos eléctricos de magnitudes mayores que 614 N/C).



Cuestionario Equipo 10
Moviendo en un campo eléctrico: Problemas


1.- La ley de Coulomb y la ley de Gauss son totalmente equivalentes? Hay alguna situación de tipo electrostático en la que una sea válida y la otra no? Explicar el razonamiento.

2.- Cuántos electrones en exceso se deben agregar a un conductor esférico aislado de 32 cm de diámetro para producir un campo eléctrico de 1150 N/C inmediatamente afuera de su superficie?

3.- Una línea con carga uniforme y muy larga tiene una carga en cada unidad de longitud de 4.8 uC/m y yace a lo largo del eje de las x. Una segunda línea con carga uniforme y larga tiene una carga en cada unidad de longitud de
– 2.4 uC/m y es paralela al eje de las x en y = 0.4 m; Cuál es el campo eléctrico neto (magnitud y dirección) en los puntos siguientes del eje de las y: a) y = 0.2 m, b) y = 0.6 m?


Cuestionario Equipo 11

Potencial Eléctrico: Introducción Cualitativa.


1.- Cuál es la energía potencial total del siguiente sistema de tres cargas puntuales positivas, Q1 = Q2 = 2 uC que interactúan con una tercera carga Q3 = 4 uC. ¿Es positivo o negativo el resultado? ¿Cuál es la interpretación física de este signo?


2.- Si el potencial eléctrico en cierto punto es cero. ¿Debe ser igual a cero el campo eléctrico en ese punto? (Sugerencia considérese el campo de un dipolo eléctrico y el potencial de dos cargas puntuales)

3.- Una partícula pequeña tiene una carga de – 5 uC y una masa de 2 x 10^-4 Kg. Se traslada desde el punto A, donde el potencial eléctrico es Va = + 200 V, al punto B, donde el potencial eléctrico es Va = + 800 V. La fuerza eléctrica es la única fuerza que actúa sobre la partícula. Ésta tiene una rapidez de 5 m/s en el punto A. Cuál es su rapidez en el punto B? Se traslada con más rapidez o más lentamente en B que en A? Explicar la respuesta.

4.- La dirección de un campo eléctrico uniforme es hacia el este. El punto B está a 2 m al oeste del punto A, el punto C está a 2 m al este del punto A, y el punto D está 2 m al sur del A. Con respecto a cada punto, Es el potencial en ese punto mayor, menor o el mismo que en el punto A. Explicar el razonamiento en el que se fundamentan sus respuestas?


Cuestionario Equipo 12

Potencial Eléctrico Campo y Fuerza.


1.- Si el campo eléctrico en cierto punto es cero, Debe ser inevitable que el potencial eléctrico sea cero en ese punto? (Sugerencia: Considerar el efecto de un campo de un anillo con carga).

El potencial eléctrico en cierto punto no puede ser 0, ya que es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva Q desde el infinito hasta ese punto, por lo tanto es un número positivo, por lo tanto, en condiciones de campo eléctrico nulo el potencial asociado es constante.

2.- Cómo cambiarían los diagramas de la siguiente figura si se invirtiera el signo de cada carga?
Pues, no viene ninguna figura aquí, pero tomando en cuenta esta:

En esta figura tiene una q1= -5µC, y la q2 = 2 µC, podemos ver que el campo eléctrico que ejerce la carga 1, es mayor debido a la carga de -5, y tiene una atracción con la carga 2, por tener signos contrarios

Al cambiarle el signo a la carga, vemos que si tiene la misma intensidad, y las dos siguen teniendo atracción una con la otra, simplemente cambia el signo de la carga, ya que en este punto solo indica, invertir el signo, mas no la carga.


3.- Una carga eléctrica total de 3.5 nC está distribuida uniformemente en la superficie de una esfera metálica con un radio de 24 cm. Si el potencial es cero en un punto en el infinito, hallar el valor del potencial a las distancias siguientes del centro de la esfera: a) 48 cm; b) 24 cm; c) 12 cm.

Un anillo delgado con carga uniforme tiene un radio de 15 cm y una carga total de + 24 nC. Se coloca un electrón sobre el eje del anillo, a una distancia de 30 cm de su centro, obligándolo a permanecer en reposo sobre el eje del anillo. Después se deja libre el electrón; a) Describa el movimiento consecutivo del electrón, b) Hallar la rapidez del electrón cuando éste alcanza el centro del anillo.

Cuestionario Equipo 13

Potencial Eléctrico, Energía y Potencia.


1.- En cierta región del espacio el potencial está dado por V = A + Bx + Cy^3 + Dz^2, donde A, B, C y D son constantes. Cuál es el campo eléctrico en esta región? R: V=x+3cy2+2dz 2.- Dos placas metálicas paralelas grandes tienen cargas opuestas de igual magnitud. Las separan una distancia de 45 mm y la diferencia de potencial entre ellas es de 360 V, a) Cuál es la magnitud del campo eléctrico (se supone uniforme) en la región entre las placas?, b) Cuál es la magnitud de la fuerza que este campo ejerce sobre una partícula con una carga de + 2.4 nC?, c) Con base en los resultados del inciso b), calcular el trabajo realizado por el campo sobre la partícula cuando ésta se traslada de la placa de mayor a la de menor potencial; d) Compare el resultado del inciso c) con el cambio de energía potencial de la misma carga, calculado a partir del potencial eléctrico. R: V1-V2=360V a) Cuál es la magnitud del campo eléctrico (se supone uniforme) en la región entre las placas?,
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donde:
V1 - V2 es la diferencia de potencial
E es la Intensidad de campo en newton/culombio
r es la distancia en metros entre los puntos 1 y 2
entonces:
= E
8000= E
b) Cuál es la magnitud de la fuerza que este campo ejerce sobre una partícula con una carga de + 2.4 nC?,

F= Eq
F=8000(2.4X109)
F=1.92X1013c) Con base en los resultados del inciso

Ep=q(VAB)
Ep=2.4X109(360V)
Ep=8.64X1011c) Calcular el trabajo realizado por el campo sobre la partícula cuando ésta se traslada de la placa de mayor a la de menor potencial;


Ep=q(VAB)
Ep=2.4X109(360V)
Ep=8.64X1011d) Compare el resultado del inciso

Ep=q(VAB)
Ep=2.4X109(360V)
Ep=8.64X1011

fisica II... electrostatica, ley de coulomb y campo electrico

Electrostática en el vacio
Es el estudio de los campos y potenciales eléctricos producidos por cargas eléctricas en reposo, o que se mueven muy pero muy lentamente en el vacío, es decir con una velocidad mucho pero mucho menor que la velocidad de la luz en el vacío.

¡Vamos por partes! para explicar esto se necesita de un buen curso que sólo trataré de resumir y de manera demasiado breve.

Cada carga eléctrica trae consigo un campo eléctrico que llena todo el espacio, que al tocar otra carga ejerce una fuerza sobre ella.

Esto a su vez da origen a energías potenciales para cada una de las cargas eléctricas de un sistema dado, energía potencial que al dividirse por el valor de la carga nos da el potencial eléctrico en cada punto del espacio.

El campo eléctrico se obtiene dividiendo la fuerza electrostática ejercida sobre una carga entre el valor de la carga misma.

La fuerza electrostática entre dos cargas obedece la llamada ley de Coulomb que dice que la magnitud de la fuerza es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas, y que es una fuerza de atracción cuando las cargas son de signos opuestos y de repulsión cuando son del mismo signo.

La fuerza sobre una carga eléctrica dada es igual a la suma vectorial de todas y cada una de las fuerzas que sobre ella ejercen todas las demás partículas de un sistema, lo cual se llama principio de superposición.


Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb lleva su nombre en honor a Charles-Augustin de Coulomb, quien fue el primero en describir en 1785 las características de las fuerzas entre cargas eléctricas.[1] Henry Cavendish también obtuvo la relación inversa de la ley con la distancia, aunque nunca publicó sus descubrimientos y no fue hasta 1879 cuando James Clerk Maxwell los publicó.[2]
La ley puede expresarse como:
La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Desarrollo de la ley
Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a regresarla a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra.

Variación de la Fuerza de Coulomb en función de la distancia.
En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.
Dichas mediciones permitieron determinar que:
• La fuerza de interacción entre dos cargas y duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas:
y
en consecuencia:

• Si la distancia entre las cargas es , al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²); al triplicarla, disminuye en un factor de 9 (3²) y al cuadriplicar , la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En consecuencia, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

Asociando ambas relaciones:

Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la relación anterior en una igualdad:

Enunciado de la ley
La ley de Coulomb es válida sólo en condiciones estacionarias, es decir, cuando no hay movimiento de las cargas o, como aproximación cuando el movimiento se realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes. Es por ello llamada fuerza electrostática.
En términos matemáticos, la magnitud de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales y ejerce sobre la otra separadas por una distancia se expresa como:

Dadas dos cargas puntuales y separadas una distancia en el vacío, se atraen o repelen entre sí con una fuerza cuya magnitud esta dada por:

La Ley de Coulomb se expresa mejor con magnitudes vectoriales:

donde es un vector unitario que va en la dirección de la recta que une las cargas, siendo su sentido desde la carga que produce la fuerza hacia la carga que la experimenta.
El exponente (de la distancia: d) de la Ley de Coulomb es, hasta donde se sabe hoy en día, exactamente 2. Experimentalmente se sabe que, si el exponente fuera de la forma , entonces .

Representación gráfica de la Ley de Coulomb para dos cargas del mismo signo.
Obsérvese que esto satisface la tercera de la ley de Newton debido a que implica que fuerzas de igual magnitud actúan sobre y . La ley de Coulomb es una ecuación vectorial e incluye el hecho de que la fuerza actúa a lo largo de la línea de unión entre las cargas.

Campo eléctrico
El campo eléctrico es el modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se lo describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor "q" sufrirá los efectos de una fuerza mecánica "F" que vendrá dada por la siguiente ecuación:

Esta definición indica que el campo no es directamente medible, sino a través de la medición de la fuerza actuante sobre alguna carga. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Michael Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.
Fuente del campo
Un campo electromagnético tiene dos componentes. Una de ellas es debida a la existencia de una distribución de cargas, dando lugar a un campo electrostático. La otra es la presencia de un campo magnético variante en el tiempo, que da lugar a un campo eléctrico también variante. El campo eléctrico va a depender de la superficie en cuestión que genera dicho campo y del estado de movimiento del observador respecto a las cargas que generan el campo.
Si es el potencial del campo magnético, y Φ el potencial del campo eléctrico, entonces la intensidad del campo eléctrico está dada por lo siguiente:

reapaso No. 1

1).- Sea : u = ( 2, -1, 3) v = ( 0, 1, 7) w = ( 1, 4, 5)

Realizar las siguientes operaciones:
a) ( u x v ) x ( v x w ) ( u x v ) =
= i[(-1)(7) -(3)(1)] - j[(2)(7) -(0)(3)] + k[(2)(1) -(0)(-1)]

= i[-7 -3] - j[14 -0] + k[2 -0]
= (-10i, -14j, 2k)
( v * w ) =
= i[(1)(5) -(7)(4)] - j[(0)(5) -(1)(7)] + k[(0)(4) -(1)(1)] = i[5 - 28] - j[0 -7] + k[0 -1)]
= (-23i, 7j, -1k)
( u x v ) x ( v x w ) =
= i[(-14)(1) -(7)(2)] - j[(-10)(1) -(23)(2)] + k[(-10)(7) - (23)(-14)] = i[-14 - 14] - j[-10 -46] + k[-70 + 345] = (0i, -56j, 275k)

b) u x ( v - 2w ) 2w = (2, 8, 10) (v - 2w) = (0, 1, 7) - (2, 8, 10) = (-2, 7, 3) u x ( v - 2w ) =
= i[(-1)(3) -(7)(3)] - j[(2)(3) -(-2)(3)] + k[(2)(7) - (-2)(-1)] = i[-3 - 21] - j[6 + 6] + k[14 - 2] = (-24i, -12j, 12k)


c) ( u x v ) - 2w ( u x v ) =
= i[(-1)(7) -(3)(1)] - j[(2)(7) -(0)(3)] + k[(2)(1) -(0)(-1)] = i[-7 -3] - j[14 -0] + k[2 -0]
= (-10i, -14j, 2k)
2w = (2, 8, 10)
( u x v ) - 2w = (-10, -14, 2) - (2, 8, 10)
= (-8, -6, 8)

2) .- Hallar el area del triangulo que tiene vertives P, Q, R. P (2, 0, -3)
Q (1, 4, 5) R (7, 2, 9)
A = b * h / 2 P * Q =X2 - X1 = (-1, 4, 8) P * R = X2 - X1 = (5, 2, 12)

= [(4)(12) - (8)(2)] i -[(-1)(12) - (5)(8)] j + [(-1)(2) - (5)(4)] k = (48 - 16) i - (-12 - 40) j + (-2 -20) k = 32 i + 52 j - 22 k = 64.89

Aplicando la formula: A = A = 32.445 u