Ejercicios: Ley de Coulomb: fuerza eléctrica

Dos esferas pequeñas, una con carga positiva y otra con carga negativa, se encuentran próximas sobre una mesa aislante. Indicá si se atraen o se repelen y explicá con tus palabras la regla general que usaste para decidirlo. Después, decí qué ocurriría si ambas esferas tuvieran carga negativa.

En el laboratorio del colegio, Lucas coloca dos cargas puntuales de $q_1 = 2 \cdot 10^{-6}\ \mathrm{C}$ y $q_2 = 3 \cdot 10^{-6}\ \mathrm{C}$ separadas por una distancia de $0{,}30\ \mathrm{m}$ en el aire. Calculá el módulo de la fuerza eléctrica entre ellas e indicá si es de atracción o de repulsión.

Según la ley de Coulomb, la fuerza entre dos cargas puntuales depende de las cargas y de la distancia que las separa. Si la distancia entre dos cargas se duplica y las cargas no cambian, ¿por cuánto se multiplica el módulo de la fuerza? Justificá tu respuesta con la expresión $F = k\dfrac{|q_1 q_2|}{r^2}$.

Fátima mide que dos cargas puntuales iguales, separadas $0{,}20\ \mathrm{m}$ en el aire, se repelen con una fuerza de $3{,}6\ \mathrm{N}$. Calculá el valor de cada carga y expresalo en microcoulomb. Indicá además el signo posible de las cargas.

Una carga $q_1 = 4\ \mu\mathrm{C}$ y otra carga $q_2 = -4\ \mu\mathrm{C}$ están separadas $0{,}10\ \mathrm{m}$. Calculá el módulo de la fuerza entre ellas. Luego, Derlis las aleja hasta que la distancia es $0{,}40\ \mathrm{m}$: sin repetir toda la cuenta, determiná la nueva fuerza y explicá cómo lo hiciste.

Tres cargas puntuales están alineadas sobre una recta, en este orden: $q_A = +2\ \mu\mathrm{C}$ en $x = 0$, $q_B = +1\ \mu\mathrm{C}$ en $x = 0{,}10\ \mathrm{m}$ y $q_C = -3\ \mu\mathrm{C}$ en $x = 0{,}30\ \mathrm{m}$. Calculá la fuerza neta (módulo y sentido) que actúa sobre $q_B$, considerando el sentido positivo hacia la derecha.

Dos cargas fijas, $q_1 = +4\ \mu\mathrm{C}$ y $q_2 = +1\ \mu\mathrm{C}$, están separadas $0{,}60\ \mathrm{m}$ sobre una recta. Se quiere colocar una tercera carga $q_3$ sobre esa misma recta, de modo que la fuerza neta sobre ella sea cero. Determiná la posición de $q_3$ respecto de $q_1$ y explicá por qué esa posición no depende del valor ni del signo de $q_3$. Analizá también por qué no sirve un punto fuera del segmento que une las cargas.

Tres cargas puntuales ocupan los vértices de un triángulo rectángulo en el aire. En el vértice del ángulo recto está $q_0 = +2\ \mu\mathrm{C}$. A $0{,}30\ \mathrm{m}$ de ella, sobre un cateto horizontal, está $q_1 = +3\ \mu\mathrm{C}$; a $0{,}40\ \mathrm{m}$ de ella, sobre el cateto vertical, está $q_2 = -4\ \mu\mathrm{C}$. Calculá las componentes de la fuerza neta sobre $q_0$ y su módulo. Indicá el sentido de cada fuerza componente, tomando $x$ hacia $q_1$ y $y$ hacia $q_2$, y comparalo con el signo de cada carga.