Ejercicios: Carga eléctrica y ley de Coulomb

Al peinarse en un día seco, Dayana nota que su peine de plástico atrae pedacitos de papel. Nombra el método de electrización que ocurre al frotar el peine con el cabello y explica en una o dos frases por qué el peine queda cargado.

Una esfera pequeña con carga positiva se acerca a otra esfera con carga negativa. Indica si entre ellas hay atracción o repulsión, y qué ocurriría si ambas esferas tuvieran carga negativa. Justifica con la regla de interacción entre cargas.

Dos cargas puntuales de $q_1 = 2\times10^{-6}\ \text{C}$ y $q_2 = 3\times10^{-6}\ \text{C}$ están separadas $0.30\ \text{m}$ en el aire. Escribe la expresión de la ley de Coulomb que usarías para hallar la magnitud de la fuerza entre ellas y sustituye los valores, sin necesidad de llegar al resultado final. Usa $k = 9\times10^{9}\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$.

En el laboratorio del colegio, Josué toca con una varilla cargada la esfera metálica de un electroscopio y las hojuelas se separan. Explica qué método de electrización se usó, cómo se distribuye la carga en las hojuelas y por qué se separan. Luego indica qué sucede si Josué acerca la varilla sin tocar la esfera.

Dos esferas pequeñas con cargas $q_1 = +4.0\ \mu\text{C}$ y $q_2 = -6.0\ \mu\text{C}$ están separadas $0.20\ \text{m}$. Calcula la magnitud de la fuerza eléctrica entre ellas, indica si es de atracción o de repulsión y di qué fuerza ejerce cada esfera sobre la otra según la tercera ley de Newton. Usa $k = 9\times10^{9}\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$.

La fuerza entre dos cargas puntuales separadas $0.10\ \text{m}$ es de $12\ \text{N}$. Sin recalcular las cargas, determina la fuerza si:

1. a) la distancia se duplica a $0.20\ \text{m}$;
2. b) la distancia se reduce a $0.05\ \text{m}$, con las cargas sin cambio.

Explica cada resultado con la relación entre la fuerza y la distancia.

Tres cargas puntuales están sobre una recta: $q_1 = +2.0\ \mu\text{C}$ en $x = 0$, $q_2 = -3.0\ \mu\text{C}$ en $x = 0.10\ \text{m}$ y $q_3 = +4.0\ \mu\text{C}$ en $x = 0.30\ \text{m}$. Calcula la fuerza neta sobre $q_2$, indicando su magnitud y su sentido (hacia $+x$ o hacia $-x$). Usa $k = 9\times10^{9}\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$ y explica el papel del signo de cada carga.

Dos esferas metálicas idénticas, muy pequeñas, tienen cargas $+8.0\ \mu\text{C}$ y $-2.0\ \mu\text{C}$ y se atraen con una fuerza de magnitud $F_1$ a una distancia $d$. Se ponen en contacto, se separan y se vuelven a colocar a la misma distancia $d$.

1. a) Halla la carga de cada esfera después del contacto.
2. b) Calcula la razón $F_2/F_1$ entre la nueva fuerza y la inicial, e indica si ahora hay atracción o repulsión.
3. c) Explica por qué la fuerza cambió aunque la carga total se conserva.