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ejercicios para desarrollar de fisica 3 o fisica de ley de gauss
Tipo: Ejercicios
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Desarrolle los siguientes ejercicios de forma colectiva como se estipuló en clases y en base a las temáticas estudiadas.
1. Dos esferas de metal cuelgan de cuerdas de nailon, y cuando se acerca una a la otra tienden a atraerse. Con base en esta única información, analice todas las maneras posibles en que las esferas pudieran estar cargadas. ¿Sería posible que, después de que las esferas se toquen, queden pegadas? Justifique su respuesta. 2. Dos esferas pequeñas separadas por una distancia de 20cm tienen cargas iguales. ¿Cuántos electrones excedentes debe haber en cada esfera, si la magnitud de la fuerza de repulsión entre ellas es de 4 , 57 × 10 −^21 𝑁? (𝑒 = 1 , 60 × 10 −^19 𝐶/ 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑛) 3. Se dan cargas eléctricas positivas a dos esferas pequeñas de plástico. Cuando están separadas una distancia de 15cm, la fuerza de repulsión entre ellas tiene una magnitud de 0.22 N. ¿Cuál es la carga en cada esfera, a) si las dos cargas son iguales, y b) si una esfera tiene cuatro veces la carga de la otra? 4. Tres cargas puntuales están en línea. La carga 𝑞 3 = + 5 𝑛𝐶 está en el origen. La carga 𝑞 2 = − 3. 00 𝑛𝐶 se encuentra en 𝑥 = + 4. 00 𝑐𝑚. La carga 𝑞 1 está en 𝑥 = + 2 𝑐𝑚. ¿Cuál es la magnitud y el signo de 𝑞 1 , si la fuerza neta sobre 𝑞 3 es igual a cero? 5. Dos cargas puntuales se ubican sobre el eje y como sigue: la carga 𝑞 1 = − 1. 50 𝑛𝐶 está en 𝑦 = − 0. 600 𝑚, y la carga 𝑞 2 = + 3. 20 𝑛𝐶 está en el origen (y = 0). ¿Cuál es la fuerza total (magnitud y dirección) ejercida por estas dos cargas sobre una tercera 𝑞 3 = + 5 𝑛𝐶 que se ubica en y = − 0. 400 𝑚? 6. Una carga puntual de + 2. 00 𝑛𝐶 está en el origen, y una segunda carga puntual de − 5. 00 𝑛𝐶 está en el eje x en 𝑥 = 0. 800 𝑚. a) Encuentre el campo eléctrico (magnitud y dirección) en cada uno de los siguientes puntos sobre el eje 𝑥: 𝑖. 𝑥 = 0. 200 𝑚; 𝑖𝑖. 𝑥 = 1. 20 𝑚; 𝑖𝑖𝑖. 𝑥 = − 0. 200 𝑚. b) Calcule la fuerza eléctrica neta que las dos cargas ejercerían sobre un electrón colocado en cada punto del inciso a).
7. Una carga puntual 𝑞 1 = − 4. 00 𝑛𝐶 se encuentra en el punto 𝑥 = 0. 600 𝑚, 𝑦 = 0. 800 𝑚; mientras que una segunda carga 𝑞 2 = + 6. 00 𝑛𝐶 está en el punto 𝑥 = 0. 600 𝑚, 𝑦 = 0. Calcule la magnitud y la dirección del campo eléctrico neto en el origen debido a estas dos cargas puntuales. 8. Cierta región del espacio acotada por una superficie imaginaria cerrada no contiene carga. ¿El campo eléctrico siempre es igual a cero en todos los puntos de la superficie? Si no es así, ¿en qué circunstancias sería cero en la superficie? 9. Una lámina plana tiene forma rectangular con lados de longitud 0.400 m y 0.600 m. La lámina está inmersa en un campo eléctrico uniforme de magnitud 75N/C dirigido a 20° con respecto al plano de la lámina. Encuentre la magnitud del flujo eléctrico a través de la lámina. 10. Se rocía una capa muy delgada y uniforme de pintura con carga sobre la superficie de una esfera de plástico cuyo diámetro es de 12.0 cm, para obtener una carga de − 35. 0 𝑚𝐶. Encuentre el campo eléctrico a) apenas adentro de la capa de pintura; b) inmediatamente afuera de la capa de pintura; c) 5.00 cm afuera de la superficie de la capa de pintura. 11. Una esfera metálica sólida con radio de 0.450 m tiene una carga neta de 0. 250 𝑛𝐶. Determine la magnitud del campo eléctrico a) en un punto a 0.100 m fuera de la superficie, y b) en un punto dentro de la esfera, a 0.100 m bajo la superficie. 12. Un conductor cilíndrico de longitud infinita tiene un radio R y densidad de carga superficial uniforme 𝜎. a) En términos de 𝜎 y R, ¿cuál es la carga por unidad de longitud λ para el cilindro? b) En términos de 𝜎, ¿cuál es la magnitud del campo eléctrico producido por el cilindro cargado a una distancia 𝑟 > 𝑅 desde su eje? c) Exprese el resultado del inciso b) en términos de λ y demuestre que el campo eléctrico fuera del cilindro es igual que si toda la carga estuviera sobre el eje.