Electrostatic A
Electrostatic A
Electrostatic A
Es la rama de la fsica que estudia los efectos mutuos que se producen entre
los cuerpos como consecuencia de su carga elctrica, es decir, el estudio de
las cargas elctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son
cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras
dimensiones del problema. La carga elctrica es la propiedad de la materia
responsable de los fenmenos electrostticos, cuyos efectos aparecen en
forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
CARGA ELECTRICA.
La carga elctrica es una propiedad fsica intrnseca de algunas partculas
subatmicas que se manifiestan mediante fuerzas de atraccin y repulsin
entre ellas, la materia cargada elctricamente es fluida por los campos
electromagnticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada
interaccin electromagntica entre carga y campo elctrico es una de las
cuatros interacciones fundamentales de la fsica. Desde el punto de vista del
modelo estndar la carga elctrica es una medida de la capacidad que
posee una partcula para intercambiar electrones,
Una de las principales caracterstica de la carga elctrica es que en
cualquier proceso fsico, la carga total de un sistema aislado siempre se
conserva, es decir la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no
vara en el tiempo.
ATOMO.
Los tomos de todos los elementos estan formados por la misma partcula
fundamental: protones, una carga elctrica positiva, neutrones, significa sin
carga, y electrn con una carga elctrica negativa pero se diferencia entre si
por el nmero de protones de su ncleos.
LEY DE COULOMB
En pocas palabras:
F=K q1q2/d2
Equivalencias y valores
1 C= 6.24x1018 electrones.
1 electrn= -1.6x10-19 C.
1 protn= 1.6x10-19 C.
K= 9x109 Nm2/c2
K= 1 dina
EJERCICIOS:
Dos cargas elctrica cuyos valores son q1 = -4uC y q2 = 5uC, estn
separadas en el vaco por una distancia de 10cm . Calcular el valor de la
fuerza elctrica.
Datos:
q1 = -4 x10-6c
q2 = 5 x10-6c
d= 0,1 m
K= 9x109 Nm2/c2
F=K q1q2/d2
F=K q1q2/d2
F= 9x109 Nm2/c2 *(4 x10-3C* -7 x10-3C )/ (0,3m)2
F= 9x109 Nm2/c2 *(-28 x10-6C2 / 0,09m2)
F = -2,8 x106 N
K= 1 dina cm2/ue2
F = 1 dina cm2/ue2*(-3 x10-2ues * -5 x10-2ues) / (10 cm) 2
F = 1 dina cm2/ue2*(15 x10-4ues2 / 100 cm 2)
F = 1,5x10-5dina
Cul es la fuerza con la que se atraen dos cargas que estn a 50cm de
distancia es 7,2 x10-1N, si una de las cargas vale 4nc?
F=K q1q2/d2
q2= Fd2/ K q1
F=K q1q2/d2
q2= Fd2/ K q1
F=K q1q2/d2
d2 =K q1q2/F
d2 = 9x109 Nm2/c2*(6x10-6c*7x10-6c)/4,2N
d2 = 9x109 Nm2/c2*42x10-12c2/4,2N
d= 0,09
d = 0,3 m
Calcular la distancia a la que se encuentran 2 cargas de 1,3x10 5c y 4x10-18c
si se rechazan con una fuerza de 5N?
d2 =K q1q2/F
d2 = 9x109 Nm2/c2*(1,3x105c *4x10-18c) /5N
d2 = 9x109 Nm2/c2*5,98x10-13c2/5N
d= 5,382 m2
d = 0,0328 m
Datos:
q1 = 4 x10-6c
q2 = -8 x10-6c
d= 4 x10-3 m
K= 9x109 Nm2/c2
F=K q1q2/d2
F=K q1q2/d2
Determinar la fuerza que acta sobre las cargas elctricas q 1 = -1,25 x109c y
q2 = 2 x10-5c que se encuentran en reposo y en el vaco a una distancia de
10 cm
Datos:
q1 = -1,25 x109c
q2 = 2 x10-5c
d= 0,1 m
K= 9x109 Nm2/c2
F=K q1q2/d2
F= 9x109 Nm2/c2 *(-1,25 x109c * 2 x10-5c) / (0,1 m) 2
F = 2,25 x10-2 N
CAMPO ELECTRICO
Toda carga elctrica est rodeada por un campo elctrico, sabemos que las
cargas iguales se rechazan y las cargas de diferentes signos se atraen aun
estando separadas.
El campo elctrico es invisible, no se lo ve, pero su fuerza ejerce acciones
sobre los cuerpos cargados.
LNEAS DE FUERZAS
Las lneas de fuerzas que representan al campo elctrico de una carga
positiva salen radialmente de la carga, mientras que en las cargas negativas
las lneas de fuerza llegan radialmente a la carga
+ -
+ -
+ +
E = F / q0 F = E * q0 q0 = F / E
Unidades:
E = N/C, newton / Coulomb
E = Dinas/ ues, Dinamo/ unidades electrostticas
F = N, Newton
q = Coulomb
EJERCICIOS:
Cul es el valor de la intensidad del campo elctrico en el punto donde
esta colocada una carga de prueba de 2 x10 -7c sabiendo que recibe una
fuerza horizontal hacia la derecha de 4 x10 -4N?
E = F / q0
E = 4 x10-4N / 2 x10-7c
E = 2 x103 N/c
q0 = F / E
q = 9 x10-4N / 6 x102N/c
q = 1,5 x10-6c
Cul ser el valor de la fuerza que acta sobre una carga de prueba de 5
uc ubicada en el punto donde la intensidad del campo elctrico es de 4
x102N/c?
F = E * q0
F = 4 x102N/c * 5 x10-6c
F = 2 x10-3N
E = k (q /d2)
E = (9x109 Nm2/c2 * 5 x10-3c ) /(0,3m)2
E = 45000 Nm2/c2/(0,09m2)
E = 5x105 N/c
d2 =K q/E
d2 = (9x109 Nm2/c2*4x10-3c ) / 9 x105 N/c
d2 = 36x103 m2/ 9 x105 N/c
d= 0,04 m2
d = 0,2 m
Refuerzo de conocimientos.
Cual es el valor de la intensidad del campo elctrico en el punto donde esta
colocada una carga de prueba de 3 x10 -7 c, sabiendo que recibe una fuerza
horizontal hacia la derecha de 2 x10-4 N
E = F / q0
E = 2 x10-4 N / 3 x10-7
E = 6,7 x102 N/c
Cual es el valor de la fuerza que actua sobre una carga de prueba de 2uc
que se situa en un punto donde la intensidad es de 6 x10 -2 N/c
E = F * q0
E = 2 x10-6 c *6 x10-2 N/c
E = 1,2 x10-7 N
E = k (q /d2)
E = (9x109 Nm2/c2 * 5 x10-3c ) /(0,3m)2
E = 45000 Nm2/c2/(0,09m2)
E = 5x105 N/c
d2 =K q/E
d2 = (9x109 Nm2/c2*3x10-6c ) / 4 x105 N/c
d= 0,027 m2
d = 0,16 m
T= mgh
h
EP = 0 NIVEL DEL
h
- T = - EP = - m g
h
Formula:
T= V/q
V= T/q
q=T/V
La unidad
V = potencial elctrico en el punto
v= J/C
considerado en voltios (v)
T = trabajo en Joule (J)
q = Carga transportada en coulomb
(c)
V = Ep / q Ep = V * q
V = ( mgh) /
q
VAB = TAB / q
q
+
A B
V=E*q V=E*d E = V *d
+ -
+ -
E
+ -
+ -
d
+ -
EJERCICIOS:
Se ha realizado un trabajo de 90 x10-6 j para transportar una carga de 6 uc
desde el suelo hasta la superficie de una esfera cargada, calcular el
potencial elctrico de la esfera.
V = T/ q
V = 90 x10-6 J/ 6 x10-6 C
V = 15 J/C
V = 15 VOLTIOS
q=T/V
q = 20 x 10 -4 j / 5 x 10 2 j/c
q = 4 x 10 -6
V = K q/d
V = 9x109 Nm2/c2 * (12 x 10 -6C/ (0,27m)
V = 400000 J/C
QUE ES HIDRODINAMICA
Es una rama de la hidrulica que estudia el comportamiento de los estados
en movimiento. Para el estudio de la hidrodinmica normalmente considera
tres aproximaciones importantes.
El fluido es un lquido incomprensible, es decir que su densidad no vara y el
cambio de presin, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
Se considera despreciable la perdida de energa por la viscosidad, ya que se
supone que un lquido es ptimo para fluir y est perdida es mucho menor
comparndola con la inercia de su movimiento.
Se supone que el flujo de los lquidos es un rgimen estable o estacionario
es decir, que la velocidad del lquido en un punto es independiente del
tiempo.
La hidrodinmica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseo de
canales, construccin de puertas y presas, fabricacin de barcos y turbinas.
UNIDADES DEL CAUDAL
S. I. m3 / s ft3 / s o gal/min
EJERCICIOS CON ECUACION DE CONTINUIDAD
Por una manguera de riego de 2 cm de dimetro por el interior circula un
flujo de agua de 1,5 litros por minuto. La boquilla de la manguera tiene un
dimetro interior de 1 cm. Determina la velocidad de salida del agua y el
tiempo que tarda en llenar un recipiente de 45 lt. Empleando esta
manguera.
TERMOMETRIA Y DILATACION
TERMOMETRIA
La termometra es la encargada de la medicin de la temperatura y sistema
de cuerpos.
Para realizar dicha medicin se utiliza un instrumento llamado termmetro,
que aprovecha el fenmeno de dilatacin de los cuerpos con el calor, para
poder medir la temperatura.
Un termmetro es un sistema asilado trmicamente cuya magnitud varia
dependiendo de la temperatura, es decir que si esta aumenta, la propiedad
termomtrica tambin aumentara.
TEMPERATURA
Es una magnitud fsica escalar que nos indica el grado de agitamiento
molecular de una sustancia.
EFECTO DE CALOR
Cuando se entrega calor a un cuerpo su temperatura aumenta, pero adems
experimenta otra modificacin como su volumen.
ESCALA CELCIO
Su smbolo es C y esta medida est entre 0 y 100 es decir se mide en 100
partes igual cada parte se llama grado Celsius.
ESCALA FARENHEIT
Utiliza la escala de 52 en la congelacin del agua y 212 para la ebullicin del
agua.
ESCALA KELVIN Y RANKINE
Se construye sobre la base de la dos anteriores
La temperatura -273 c -460f que es lo mismo y es la temperatura en la
cual no hay flujo de calor
273 0 32 492
Congelacin del agua
k C F Ra
Formulas:
F = 1,8 C + 32
C = (F 32 )/ 1,8
K = C + 273
C = K 273
Ra = F + 460
F = Ra + 460
EJERCICIOS
CONVERTIR 1280 C A F
F = 1,8C + 32
F = 1,8(1280) + 32
F = 2,309 + 32
= 2,336 F
CONVERTIR 28F A C
C = F -32 / 1,8
C = 28 32 / 1,8
C = -4 / 1,8
= -2,2 C
TRANSFORMAR 35 C A F
F = 1,8 C + 32
F = 1,8 (35) + 32
F = 63 + 32
= 95 F
TRANSFORMAR 64C A F
F = 1,8 C + 32
F = 1,8(64)+ 32
F = 115,2 + 32
= 147,2 F
TRANSFORMAR 1,85F A C
C = F 32 / 1,8
C = 1,85 32 / 1,8
C = -30,15 / 1,8
= -16,75 C
TRANSFORMAR 218 F A C
C = F 32 / 1,8
C = 218 32 / 1,8
C = 186 / 1,8
= 103,3 C
TRANSFORMAR 178 K A C
C = K - 273
C = 178 - 273
= -98 C
C = (F 32 )/ 1,8
C = (33,8 32 )/ 1,8
C = 1,8/ 1,8
=1C
CONVERTIR 55 K A F
C = K - 273
C = 55 - 273
= -218C
F = 1,8C + 32
F = 1,8(-218) + 32
F= -392,4 + 32
= -360,4 F
TRANSFORMAR 25C A Ra
F = 1,8C + 32
F = 1,8 (25) + 32
F = 45+32
= 77F
Ra = F + 460
Ra = 77 + 460
= 537 Ra
TRANSFORMAR 185 F A K
C = (F 32 )/ 1,8
C = (185 32 )/ 1,8
C = 153 / 1,8
= 85C
K = C + 273
K = 85 + 273
= 358 K
C = K - 273
C = 295 - 273
= 22C
F = 1,8C + 32
F = 1,8 (22) + 32
F = 39,6 + 32
= 71,6 F