Problemas de ley de Coulomb

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Departamento de Física, Informática y Matemáticas
Física II
Práctica dirigida de la Semana 1
1. Señale la veracidad o falsedad de las 4. Tres cargas puntuales están ordenadas a lo largo
siguientes proposiciones. Justifique en cada del eje de las x. La carga q1 = +3,50 μC está en el
caso. origen y la carga q2 = – 4,50 μC está en x = 0,300
a) Cuando un objeto se carga positivamente es m. La carga es de q3 = – 6,00 μC. ¿Dónde está
porque ha ganado protones. situada q3 si la fuerza neta sobre q1 es 0,600 N en
la dirección + x?
b) Se dice que un cuerpo es eléctricamente
neutro cuando en su interior no existen 5. Todas las partículas elementales conocidas a la
cargas. fecha, de acuerdo a su carga eléctrica, se dividen
en tres grupos: neutras (p.e. el neutrón, el mesón
c) Un peine cargado eléctricamente atrae trozos π0, el fotón, el neutrino, etc.); positivas, es decir
de papel eléctricamente neutros por partículas con carga +e (p.e., protón, mesón π+,
gravedad, ya que las fuerzas de atracción y positrón, etc.) y negativas o partículas con carga –
repulsión que actúan sobre los trozos de e (p.e., electrón, mesón π-, etc.). Entonces:
papel se cancelan.
a) ¿Puede una partícula neutra desintegrarse en un
número impar de partículas elementales
cargadas?
--
--- -- - -- b) Se sabe que el mesón η se desintegra en tres π
- + ++ + mesones. Escribir la ecuación de desintegración
++
- - -- --- -
(similar a la ecuación de una reacción química), si
uno de los π mesón está cargado.
c) Las leyes de conservación de energía, impulso y
2. Dos objetos metálicos idénticos están cantidad de movimiento obligaron a introducir en
montados en soportes aislantes. Describa la desintegración de un neutrón, además del
cómo podría depositar cargas de signo protón y el electrón, una cierta partícula ν . ¿Esta
%
opuesto pero de magnitud exactamente igual desintegración está dada por
en los dos objetos. neutrón → protón + electrón + ν% ? ¿Qué se puede
3. Cinco cargas iguales Q+ están igualmente decir acerca de las propiedades electromagnéticas
espaciadas en un semicírculo de radio R como de la partícula ν ?
%
se indica en la figura. Determine la fuerza
eléctrica resultante que se ejerce sobre una
6. Hallar x en los siguientes procesos:
carga q localizada en el centro del a) 2
H + 2H → x H + p
semicírculo.
y b) 2
H + 2 H → x He + n
Q
Q 7. En el proceso de desintegración
η → π + µ + µ + γ la partícula η puede ser
R
cargada o neutra. Si uno de los µ mesones está
Q q x cargado, indicar todas las reacciones posibles que
pueden tener lugar.
Q
8. Indicar cuáles de las siguientes desintegraciones
Q son posibles:
1

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Departamento de Física, Informática y Matemáticas
Física II  
a) µ → e + ν%e + ν µ
− − 1 N
q i q k (ri − rk )
b) 4πε ∑   3 ,
0 i , k =1 ri − rk
K 0 → π − + K 0 + 2π 0 +ν τ
% i≠k
b) 
Donde, ri es el radio vector del punto donde se
c) η → π + π + γ
+ −
localiza la carga q i ( i = 1,2,  , N ).
d) ω → π + π
+ −
14. Las cargas q1 , q 2 , , qn se localizan por sus radios
  
τ − → ν µ +ν + µτ −
% vectores r1 ,r2 , ,rn . Escribir la expresión para la
e− +γ ↵ fuerza, con que actúan todas las cargas entre sí.
e)
15. Dos esferas metálicas cuelgan de hilos de nylon.
ω → γ +η Cuando acerca las esferas una a la otra, éstas
f) tienden a atraerse. Basándose exclusivamente en
π + µ+ + µ− + γ ↵
0
esta información, determine todas las
g) η → π 0 + µ + + µ − + γ posibilidades de carga de las esferas. ¿Es posible
que después de haberse puesto en contacto las
9. ¿Qué masa debería tener el protón, para que
esferas permanezcan unidas?
la fuerza de atracción gravitacional entre dos
16. Dos cargas, una de 2,50 µC y la otra de – 3,50 µC,
protones en reposo coincida con la fuerza de
están ubicadas en el eje x; una en el origen y la
repulsión eléctrica? ¿Cuál es la relación de
otra en x = 0,600 m, como se muestra sen la
esta masa con la masa real del protón?
figura. Halle la posición (x) en que la fuerza neta
10. Dos cargas q1 y q 2 se localizan por sus radios sobre la carga +q es igual a cero.
 
vectores r1 y r2 . Escribir las expresiones para
 +2,50 µC -3,50 µC
la fuerza F21 , con que actúa la primera carga
sobre la segunda.
0 0,600 m
11. Dos cargas puntuales de magnitud q se
encuentran separados por una distancia a . 17. Tres cargas puntuales están ordenadas a lo largo
¿Donde debe colocarse una tercera carga del eje de las x. La carga q1 = +3,50 μC está en el
puntual q ' para que el sistema se encuentre origen y la carga q2 = – 4,50 μC está en x = 0,300
m. La carga es de q3 = – 6,00 μC. ¿Dónde está
en equilibrio? Hallar la carga q ' .
situada q3 si la fuerza neta sobre q1 es 0,600 N en
12. Tres cargas puntuales iguales q se la dirección + x?
encuentran sobre los vértices de un triángulo
equilátero. ¿Cuál es el valor de la carga
puntual q ' se coloca en el centro del
triángulo, para que la fuerza que actúe sobre
cada carga sea nula?
13. Hallar el resultado y dar la interpretación
física de las siguientes expresiones:
 
1 N
q 3 q i ( r3 − ri )
a) 4πε ∑  3 ;
0 i =1 r3 − ri
i ≠3
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