Ejemplo, cómo determinar la fuerza entre cargas eléctricas

Ejemplo n° 1 de electrostática

Ejemplo n° 1

La distancia entre el electrón y el protón en el átomo de hidrógeno es de 5,3·10^-11 m. Compara las fuerzas electrostática y gravitatoria que se ejercen mutuamente y di qué conclusiones obtienes.

Desarrollo

Datos:

Masa del protón: m_p = 1,67·10^-27 kg.

Masa del electrón m_e = 9,1·10^-31 kg.

Carga del protón: +e = +1,6·10^-19 C

Carga del electrón: -e = -1,6·10^-19 C

|-e| = |+e| = 1,6·10^-19 C

r = 5,3·10^-11 m

k₀ = 9·10⁹ N·m²/C²

G = 6,67·10^-11 N·m²/kg²

Fórmulas:

F = k₀·q₁·q₂/r²

F_g = G·m₁·m₂/r²

Solución

Aplicamos la ley de Coulomb para hallar la fuerza electrostática que ejercen mutuamente las dos partículas:

\|F_e\| =	\|+e\|·\|-e\|	= 9·10⁹·	N·m²	·	(1,6·10^-19 C)²
	r²		C²		(5,3·10^-11 m)²

|F_e| = 8,2·10^-8 N

Aplicamos la ley de la gravitación universal para hallar la fuerza gravitatoria que se ejercen mutuamente las dos partículas:

\|F_g\| = G·	m_e·m_p	= 6,67·10^-11·	N·m²	·	9,1·10^-31 kg·1,67·10^-27 kg
	r²		kg²		(5,3·10^-11 m)²

|F_g| = 3,6·10^-47 N

La fuerza electrostática es 10³⁹ veces mayor que la fuerza gravitatoria. Este resultado pone de manifiesto que a nivel atómico las fuerzas electrostáticas son mucho más intensas que las gravitatorias.

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• Fuente:

http://www.freewebs.com/fisicamontpe/

Física de 2° de Bachillerato - Colegio Montpellier

Autor: Leandro Bautista

España.

Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)

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