Problema n° 5 de fuerza eléctrica - TP04
Enunciado del ejercicio n° 5
En los vértices de un cuadrado imaginario de 0,1 cm de lado hay cargas de 30, -10, 40 y 0 C. Encuentre la fuerza resultante sobre el vértice de -10 C.
Diagrama de las cargas eléctricas y las fuerzas
Desarrollo
Datos:
q1 = 30 C
q2 = -10 C
q3 = 40 C
q4 = 0 C
r = 0,1 cm = 10-3 m
Fórmulas:
F = | k·q1·q2 |
r² |
Solución
Calculamos las fuerzas entre cargas sobre los lados:
F32 = | k·q3·q2 |
r² |
F32 = | 9·109 N·m²/C²·40 C·(-10 C) |
(10-3 m)² |
F32 = | -9·109 (N·m²/C²)·400 C² |
10-6 m² |
F32 = -3,6·1018 N
F12 = | k·q1·q2 |
r² |
F12 = | 9·109 N·m²/C²·30 C·(-10 C) |
(10-3 m)² |
F12 = | -9·109 N·m²/C²·300 C² |
10-6 m² |
F12 = -2,7·1018 N
Aplicamos el teorema de Pitágoras para calcular el módulo de la fuerza resultante:
FR² = F12² + F32²
FR² = (-3,6·1018 N)² + (-2,7·1018 N)²
FR² = 1,29637 N² + 7,2936 N²
FR² = 2,02537 N²
FR = √2,02537 N²
Resultado, el módulo de la fuerza resultante sobre el vértice de -10 C es:
FR = 4,518 N
Finalmente calculamos el ángulo de la fuerza resultante:
α = arctg | F12 |
F32 |
α = arctg | -2,7·1018 N |
-3,6·1018 N |
α = arctg | 2,7 |
3,6 |
α = arctg 0,75
Resultado, el ángulo de la fuerza resultante con respecto a la línea imaginaria que une las cargas de -10 C y 40 C es:
α = 36,87°
Ejemplo, cómo calcular la fuerza resultante entre cargas eléctricas
Autor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
San Martín. Buenos Aires. Argentina.
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