LEY DE COULOMB / EJERCICIO 1 Y 2

IngE Darwin

28 Apr 201912:37

Summary

TLDREl presente video ofrece una introducción a la ley de Coulomb, una fundamental en la física que permite calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales. Se presenta un diagrama con dos cargas de signos opuestos, una positiva y otra negativa, separadas por una distancia r. La ley de Coulomb establece que la fuerza de atracción entre cargas de signos diferentes es directamente proporcional al producto de sus cargas y inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. La constante de Coulomb, aproximadamente 9 x 10^9 N·m²/C², se utiliza en la fórmula para hallar la fuerza. El video guía a los espectadores a través de dos ejercicios prácticos, donde se aplican los conceptos básicos y se resuelven cálculos para encontrar la fuerza eléctrica resultante en distintas configuraciones de cargas. Además, se destaca la importancia de utilizar unidades del Sistema Internacional (SI) en los cálculos y se abordan consideraciones para la suma de fuerzas en dos dimensiones. El video termina con un desafío a los espectadores para que continúen aprendiendo sobre la ley de Coulomb en futuras clases.

Takeaways

📚 La ley de Coulomb permite determinar la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas puntuales.
🔋 Las cargas de signo diferente se atraen, mientras que las de signo igual se repelen.
⚖️ La fuerza de atracción entre cargas opuestas se denota como fuerza eléctrica.
📐 La fórmula de Coulomb expresa la fuerza como la constante de Coulomb multiplicada por el producto de las cargas dividido por la distancia entre ellas al cuadrado.
🌐 En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la constante de Coulomb tiene un valor aproximado de 9 × 10^9 N·m²/C².
📈 La carga en el SI se mide en coulombs y la distancia en metros.
📉 Para calcular la fuerza, es necesario convertir las unidades a las del SI.
🤝 En el primer ejercicio, se calcula la fuerza eléctrica de atracción entre una esfera cargada negativamente y otra cargada positiva.
🔢 Se realizan cálculos específicos para encontrar la fuerza resultante en una carga dada, teniendo en cuenta la dirección y magnitud de las fuerzas eléctricas.
➡️ La fuerza resultante se determina a través de la suma de fuerzas actuando sobre una carga, considerando sus direcciones y magnitudes.
📌 Es importante recordar que la fuerza resultante se expresa en módulo, es decir, su valor absoluto, para indicar su magnitud independientemente de la dirección.
🎓 La resolución de ejercicios prácticos ayuda a comprender cómo se aplican las leyes físicas en situaciones específicas.

Q & A

¿Qué permite determinar la ley de Coulomb?
-La ley de Coulomb permite determinar la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas puntuales.
¿Cómo se define la fuerza eléctrica entre dos cargas de signo diferente?
-La fuerza eléctrica entre dos cargas de signo diferente se define como una fuerza de atracción, ya que cargas diferentes se atraen entre sí.
¿Cuál es el valor aproximado de la constante de Coulomb en el sistema internacional de unidades?
-La constante de Coulomb tiene un valor aproximado de 9 x 10^9 newtons metros al cuadrado por colom al cuadrado en el sistema internacional de unidades.
¿Cómo se expresa la ley de Coulomb para calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales?
-La ley de Coulomb se expresa como la constante de Coulomb multiplicada por el producto de las cargas 1 y 2, dividido por la distancia que separa dichas cargas, elevado al cuadrado.
¿Cómo se convierte una carga en microcolumnas al sistema internacional de unidades?
-Una carga en microcolumnas se convierte al sistema internacional de unidades multiplicando por 10 a la menos 6 (1 microcolumna = 10^-6 columnas).
¿Cómo se determina la fuerza resultante en una carga puntual cuando actúan sobre ella dos fuerzas eléctricas?
-Para determinar la fuerza resultante en una carga puntual, se realiza una suma vectorial de las fuerzas eléctricas que actúan sobre ella, teniendo en cuenta sus direcciones y magnitudes.
¿Qué sucede cuando las dos cargas puntuales tienen signos iguales?
-Cuando las dos cargas puntuales tienen signos iguales, existirá una fuerza de repulsión entre ellas en lugar de atracción.
¿Cómo se determina el sentido de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales?
-El sentido de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales se determina por su signo; si son de signo diferente, actúa una fuerza de atracción, y si son de signo igual, actúa una fuerza de repulsión.
¿Por qué es necesario expresar las cargas y distancias en unidades del sistema internacional de unidades?
-Es necesario expresar las cargas y distancias en unidades del sistema internacional de unidades para que la ley de Coulomb se aplique correctamente y se obtengan resultados precisos en el cálculo de fuerzas eléctricas.
¿Cómo se calcula la fuerza eléctrica resultante sobre una carga puntual en una figura con múltiples cargas puntuales?
-Se calcula la fuerza eléctrica resultante sobre una carga puntual al analizar primero las fuerzas eléctricas entre pares de cargas puntuales y luego sumarlas vectorialmente para obtener la resultante, teniendo en cuenta el sentido de cada una de las fuerzas.
¿Cómo se determina el módulo de la fuerza resultante en una carga puntual?
-El módulo de la fuerza resultante se determina como el valor absoluto de la suma vectorial de las fuerzas eléctricas que actúan sobre la carga puntual, lo que proporciona la magnitud de la fuerza resultante sin considerar su dirección.

Outlines

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😀 Introducción a la Ley de Coulomb

Este primer párrafo introduce la Ley de Coulomb, que permite calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales. Se describe un diagrama con dos cargas de signos opuestos, una positiva y otra negativa, separadas por una distancia r. La ley establece que cargas de signos diferentes se atraen y las de signos iguales se repulsen. La fuerza de atracción entre ellas se denota como F y se calcula multiplicando la constante de Coulomb (aproximadamente 9 × 10^9 N·m²/C²) por el producto de las cargas y dividiendo entre la distancia al cuadrado entre ellas. Las unidades en el Sistema Internacional deben ser utilizadas para cada parámetro en los cálculos.

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🧮 Ejercicio de Aplicación de la Ley de Coulomb

El segundo párrafo se centra en el ejercicio de calcular la fuerza eléctrica resultante sobre una carga puntual dada. Se presenta una figura de tres cargas puntuales y se pide determinar la fuerza resultante en una de ellas, llamada carga q2. El análisis comienza evaluando la fuerza entre la carga 1 y la carga q2, y luego entre la carga q2 y la carga q3, para finalmente sumar estas fuerzas para obtener la resultante. Se describen los pasos para calcular cada una de las fuerzas individuales, teniendo en cuenta las unidades del Sistema Internacional y la simplificación de las expresiones para obtener los valores en newtons.

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📐 Determinación de la Fuerza Resultante

El tercer párrafo concluye el análisis del ejercicio, calculando la fuerza resultante que actúa sobre la carga q2. Se tiene en cuenta que dos fuerzas actúan sobre esta carga, y se realiza una suma de fuerzas teniendo en cuenta sus sentidos opuestos. Se describe el proceso para determinar la fuerza resultante en el eje horizontal (eje x), excluyendo fuerzas verticales ya que no son relevantes para este análisis. Finalmente, se calcula el módulo de la fuerza resultante, obteniendo un valor positivo que indica tanto la magnitud como la dirección de la fuerza, que en este caso resulta ser hacia la izquierda.

Mindmap

Keywords

💡Ley de Coulomb

La Ley de Coulomb es una ley fundamental de la física que describe la fuerza eléctrica de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales. En el video, se utiliza para calcular la fuerza eléctrica entre dos cargas de signos opuestos, mostrando cómo esta fuerza es directa proporcional al producto de las cargas y inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

💡Cargas puntuales

Las cargas puntuales son conceptos teóricos en los que se considera que la carga eléctrica se concentra en un solo punto en el espacio. En el contexto del video, las cargas puntuales son los objetos de estudio principales al calcular las fuerzas eléctricas mediante la Ley de Coulomb.

💡Fuerza eléctrica

La fuerza eléctrica es la fuerza que actúa entre cargas eléctricas. En el video, la fuerza eléctrica es el tema central, ya que se calcula entre diferentes cargas, demostrando cómo varía en función de las cargas y la distancia entre ellas.

💡Constante de Coulomb

La constante de Coulomb es un valor utilizado en la Ley de Coulomb para convertir la magnitud de las cargas y la distancia en la fuerza eléctrica resultante. En el video, se menciona que su valor aproximado es de 9 × 10^9 newtons metros al cuadrado por colom al cuadrado.

💡Sistema Internacional de Unidades (SI)

El Sistema Internacional de Unidades (SI) es un sistema de medición universal que utiliza unidades estándar para la longitud, masa, tiempo, entre otros. En el video, se insiste en la importancia de expresar las cargas y distancias en unidades del SI para realizar cálculos precisos.

💡Carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que puede ser positiva, negativa o neutral. En el video, las cargas eléctricas son las que interactúan a través de la fuerza eléctrica, y su valor en microcolumnas (o nanocolumnas en otros casos) se traduce al sistema SI para los cálculos.

💡Fuerza resultante

La fuerza resultante es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un objeto. En el video, se calcula la fuerza resultante en una carga dada, considerando las fuerzas eléctricas de otras cargas puntuales en su entorno.

💡Distancia entre cargas

La distancia entre cargas es un factor crucial en la magnitud de la fuerza eléctrica según la Ley de Coulomb. En el video, la distancia se expresa en metros y es elevada al cuadrado en la fórmula para encontrar la fuerza eléctrica.

💡Unidades de medida

Las unidades de medida son estándar para expresar cantidades físicas como longitud, masa y tiempo. En el video, se resalta la importancia de utilizar unidades del SI para las cargas, la distancia y la fuerza eléctrica para que los cálculos sean coherentes y precisos.

💡Ejercicios de aplicación

Los ejercicios de aplicación son parte del video donde se aplican los conceptos teóricos a situaciones prácticas para que el espectador pueda comprender mejor cómo funcionan las fuerzas eléctricas. En el video, se resuelven ejercicios específicos para ilustrar el cálculo de la fuerza eléctrica y la fuerza resultante.

💡Fuerzas opuestas

Las fuerzas opuestas son aquellas que actúan en direcciones contrapuestas. En el video, se habla de cómo las fuerzas eléctricas pueden ser opuestas dependiendo de la carga y la posición relativa de las cargas puntuales, lo que afecta a la fuerza resultante.

Highlights

Hoy estudiamos la ley de Coulomb, que permite determinar la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales.

La ley de Coulomb se expresa como la constante de Coulomb multiplicada por el producto de las cargas entre la distancia al cuadrado que las separa.

Las cargas de signo diferente se atraen entre sí, mientras que las de signo igual se repelen.

La constante de Coulomb tiene un valor aproximado de 9 x 10^9 N·m²/C² en el sistema internacional de unidades.

Para los cálculos, las cargas deben expresarse en coulombs y la distancia en metros.

El ejercicio número uno consiste en calcular la fuerza eléctrica que actúa sobre una esfera cargada negativamente con una carga de 0.82 microcoulombs.

La carga de la esfera cargada positiva es de 0.47 microcoulombs, y el centro de ambas esferas está separado por 21 centímetros.

Las cargas se expresan en unidades del sistema internacional, convirtiendo microcoulombs a coulombs y centímetros a metros.

La fuerza de atracción entre las cargas puntuales se calcula aplicando la ley de Coulomb.

El resultado de la fuerza entre las dos cargas es aproximadamente 0.079 newtons.

El ejercicio número dos implica calcular la fuerza eléctrica resultante sobre una carga q2 en una figura con tres cargas puntuales.

Primero, se analiza la fuerza entre la carga 1 y la carga q2, y luego entre la carga q2 y la carga q3.

La fuerza resultante se determina a través de una suma de fuerzas, considerando solo fuerzas en el eje horizontal.

La fuerza entre la carga q2 y la carga q3 se calcula con la carga q2 de 6 nanocoulombs y la carga q3 de 8 nanocoulombs separadas por 12 centímetros.

La fuerza resultante en la carga q2 es de 3.75 x 10^-6 newtons hacia la izquierda.

La clase finaliza con la resolución de los ejercicios relacionados con la ley de Coulomb.