Te explicamos la Ley de Coulomb para tu examen CENEVAL EXANI II
Una de las materias fundamentales que tienes que dominar si quieres entrar a la universidad para estudiar carreras relacionadas con la Física o las Ingenierías, es justo, la materia de Física, que como ya debes de saber, vendrá en el examen de admisión CENEVAL EXANI-II, pero no te preocupes, en este blog te ayudaremos a entenderla un poco mejor, para que llegues más preparado a tu examen CENEVAL EXANI-II.
La Física, en general, puede dividirse en cuatro grandes áreas: Mecánica Clásica, Electromagnetismo, Termodinámica y Mecánica Cuántica. En este blog repasaremos un tema de electromagnetismo que tiene que ver con la fuerza con la que se atraen o repelen las cargas, este es la Ley de Coulomb.
Empecemos por entender que, la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de dos partículas subatómicas, el protón con carga positiva, y el electrón, con carga negativa. Estas cargas se manifiestan mediante la fuerza de atracción o de repulsión entre dichas partículas.
Unidad de carga eléctrica: Coulomb (C).
Carga del electrón [e-]
$$-1.6022x10^{-19}C$$
Carga del protón [e+]
$$1.6022x10^{-19}C$$
Así, el universo está regido por fuerzas electrostáticas, tales como las fuerzas que unen los componentes de un átomo, o las fuerzas que unen a los átomos para formar compuestos, y las fuerzas mecánicas de contacto que vemos cotidianamente, como el empuje de una mano con una puerta, la tensión del cable de un elevador, la presión del agua contra el casco de un barco, todas éstas, no son más que fuerzas electrostáticas combinadas sobre muchos átomos.
También es importante resaltar que la fuerza es de atracción o de repulsión dependiendo de las cargas netas de las partículas, las cargas del mismo signo se repelen y las cargas opuestas se atraen.
En tu examen CENEVAL EXANI - II, es probable que te pregunten por la fuerza eléctrica, para definirla, supongamos un sistema en el que se encuentran dos partículas cargadas eléctricamente, q1 y q2, a una distancia r una de la otra. La fuerza electrostática, de atracción o de repulsión, es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
$$F\alpha \frac{q_{1}\cdot q_{2}}{r^{2}}$$
Para quitar el signo de proporcionalidad agregamos una constante K, llamada la constante de Coulomb.
$$F=K \frac{q_{1}\cdot q_{2}}{r^{2}}$$
$$K=9x10^{9}\frac{N\cdot m^{2}}{C^{2}}$$
Esta ecuación es conocida como la Ley de Coulomb, la cual dice que la fuerza de atracción o de repulsión entre dos partículas cargadas eléctricamente es igual al producto de dichas cargas, entre la distancia que las separa elevada al cuadrado, por la constante de Coulomb.
Ahora, para que practiques para tu examen CENEVAL EXANI-II resolvamos un ejercicio.
Una carga de 3x10^(-6) se encuentra a 2 metros de una carga de -8x10^(-6) C. Determina si esta fuerza es de atracción o de repulsión, así como la magnitud de esta fuerza.
Respuesta:
Al observar los signos de las cargas, notamos que son opuestas, una es positiva y otra es negativa, por lo tanto, es una fuerza de atracción.
Por otra parte tenemos los siguientes datos:
q1=3x10^(-6) C
q2=-8x10^(-6) C
r = 2 m
Entonces sólo tenemos que sustituir en la ecuación de la Ley de Coulomb para calcular la fuerza de atracción entre estas dos cargas.
$$F=9x10^{9}\frac{N\cdot m^{2}}{C^{2}}\frac{(3x10^{-6}C)(-8x10^{-6}C)}{(2m)^{2}}$$
$$F=54x10^{-3}N=0.054N$$