LEY DE COULOMB CON VARIAS CARGAS

En esta sesión trabajaremos en comprender lo que sucede cuando varias cargas actúan simultáneamente, produciendo diversas fuerzas que se aplican y que producen una única fuerza resultante.

Lo primero que se debe considerar es que se hará un análisis sobre una sola de las cargas. El problema nos debe indicar cuál de ellas es la que se debe analizar. A esta carga, la consideraremos como una carga móvil y las demás (no importa cuántas sean) se considerarán fijas.

Por ejemplo, si queremos analizar cómo se comporta la carga negativa de la figura, con la acción de las cargas positivas, las positivas se considerarían fijas y la negativa se consideraría móvil

El segundo punto es determinar hacia dónde se dirigen las fuerzas. Esto nos lo dice la ley de atracción y repulsión de cargas eléctricas: "cargas iguales, se rechazan; cargas opuestas, se atraen".

 

En el caso que consideramos, las dos cargas positivas tratarán de atraer a la carga negativa, por lo que se generan fuerzas de esta naturaleza:

Las fuerzas pueden definirse de acuerdo con las cargas. Por ejemplo, si consideramos que la carga negativa es la carga 1 y que las cargas positivas son las cargas 2 y 3, las fuerzas que se generarían serían la fuerza de la carga 2, sobre la carga 1 (F21) y la fuerza de la carga 3 sobre la fuerza 1 (F31), como se indica en el esquema:

Las fuerzas se pueden calcular mediante la Ley de Coulomb:

Considerando que las cargas serán un dato del problema y que las distancias son necesarias, tendremos que hacer una seria de operaciones que nos permitan determinar todas las distancias. Por lo regular, los problemas nos dan las distancias horizontales y verticales. 

Vamos a trabajar un ejemplo con las cargas y valores que se indican:

Como podemos ver, la distancia entre la carga 3 y la carga 1 es fácil de determinar, pues son 12 mm.  Pero no tendríamos la distancia entre la carga 1 y la carga 2, que se podría calcular mediante el teorema de Pitágoras:

Y con estos datos, podemos calcular las fuerzas, recordando que las cargas deben transformarse en Coulomb (sin utilizar sus signos) y las distancias en metros:

 

De esta manera, ahora ya tenemos las fuerzas que se plantearon en la figura dos de esta publicación:

Pero aún falta el ángulo que hay en la fuerza F12. Debemos calcularlos utilizando funciones trigonométricas, específicamente, la función tangente:

Pero el problema todavía no termina aquí: falta calcular la fuerza resultante que actúa sobre la carga 1. Esta fuerza es la resultante entre las dos fuerzas que ya tenemos:

Se calcula como lo habíamos planteado ayer, aunque en este caso es mucho mas sencillo debido a que solamente son dos fuerzas y una de ellas es horizontal. 

Aquí el procedimiento:

No es un procedimiento corto y no se trata de que se realice en uno o dos pasos. Es un procedimiento en el que se aplican varios procesos ya aprendidos y que permiten valorar nuestros conocimientos.

El día de hoy, les pido que pasen estas notas a sus apuntes. Las gráficas las pueden imprimir y pegar. Traten de hacer el ejercicio y anoten sus dudas en sus apuntes para que mañana lo podamos revisar.

Mañana, antes de que inicie la clase, requiero como evidencia estos apuntes EN FORMATO DE WORD; no en jpg, por favor

Y les pido que no dejen de registrar su asistencia el día de hoy.