Ejemplo, cómo determinar la fuerza entre cargas eléctricas
Ejemplo n° 1 de campo eléctrico
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: mp = 1,67·10-27 kg.
Masa del electrón me = 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 |
| Fg = | G·m1·m2 | (3) |
| r² |
Solución
Aplicamos la ley de Coulomb para hallar la fuerza electrostática que ejercen mutuamente las dos partículas:
| |Fe| = | |+e|·|-e| | = 9·109· | N·m² | · | (1,6·10-19 C)² |
| r² | C² | (5,3·10-11 m)² |
|Fe| = 8,2·10-8 N
Aplicamos la ley de la gravitación universal para hallar la fuerza gravitatoria que se ejercen mutuamente las dos partículas:
| |Fg| = G· | me·mp | = 6,67·10-11· | N·m² | · | 9,1·10-31 kg·1,67·10-27 kg |
| r² | kg² | (5,3·10-11 m)² |
|Fg| = 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.
• Fuente:
Física de 2° de Bachillerato - Colegio Montpellier
Autor: Leandro Bautista
España.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
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