taller de fisica

1. Profesores: Luis Hernando Blandón D.
Carlos Alberto Ángulo E.
1
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA.
Física 2. Taller 2
 OPCIÓN MÚLTIPLE:
Las preguntas de 1 al 5 son de selección múltiple con única
respuesta.
1) El diagrama muestra una carga Q positiva y una carga
– Q negativa con la misma magnitud. ¿Cuál de las
flechas representan mejor el campo eléctrico total en
el punto P?.
A. B. C. D.
2) Dos láminas planas infinitas paralelas. Podemos afirmar
que:
A. En B 𝐸
⃗ es igual a cero
B. En A y C hay 𝐸
⃗
C. En B 𝐸
⃗ es 𝐸
⃗1 + 𝐸
⃗2
D. Solo en A 𝐸
⃗ es 𝐸
⃗1 + 𝐸
⃗2
3) Una carga positiva se encuentra
distribuida uniformemente sobre la
barra semicircular (figura ). ¿Cuál es la dirección del campo
eléctrico en el punto P, en el centro del semicírculo?
A.
B.
C.
D.
4) Dos cargas de +8,00nC y – 2,00 nC , se encuentran
separadas por una distancia de 4,00 m, en el eje de las x. La
magnitud del campo eléctrico en la mitad entre ellas es:
A. 9 x 109 N/C
B. 13500 N/C
C. 36 x 10-9 N/C
D. 22,5 N/C
5) Una carga puntual +q se encuentra en el origen y otra +2q
está en x = a, donde a es positiva.
¿Cuál de los siguientes enunciados es verdadero?
A. Cerca de las cargas, el campo eléctrico puede ser cero
fuera del eje x.
B. Cerca de las cargas, la magnitud del campo eléctrico
puede alcanzar su máximo fuera del eje x.
C. El campo eléctrico puede ser cero en alguna parte entre
las cargas.
D. El campo eléctrico puede ser cero a lo largo el eje x en
los puntos finitos no situados entre las cargas.
EJERCICIOS
 CAMPO ELÉCTRICO:
1. En un campo eléctrico uniforme cerca de la
superficie terrestre, una fuerza eléctrica de 3,00 x
10-6
N hacia abajo actúa sobre una partícula con una
carga de -2,00 x 10-9
C. a) Determine el campo
eléctrico. b)¿Qué magnitud y dirección tiene la
fuerza eléctrica ejercida sobre un protón puesto en
este campo?. c) ¿Cuál es la fuerza gravitacional
ejercida sobre el protón? d) ¿Cuál es la razón de la
fuerza eléctrica a la gravitacional en este caso? R/a)
1,50 x 103
N/C; b) 2,40 x 10 -16
N hacia arriba; c)
1,64 x 10-26
N; d) 1,46 x 1010
.
2. Determine el vector campo eléctrico en el centro
del cuadrado de la figura 2.1. Suponga que q = 11,8
nC y que a = 5,20 cm. R/ (1,11 x 105
N/C) ĵ
Figura 2.1
3. a) Halle el campo eléctrico (términos de vectores
unitarios), la magnitud y la dirección del campo eléctrico
en el punto P(1,-2)cm, causado por cuatro cargas
puntuales: q1 = 2,00 µC en el punto x = 0,00 cm , y =
5,00 cm; q2 = -3,00 µC en el punto x = 4,00 cm, y = 5,00
cm; q3 = 1,50 µC en el punto x = 5,00 cm, y = -2,00 cm;
q4 = -4,00 µC en el punto x = -5,00 cm, y = 2,00 cm. b)
Determine la fuerza (vectores unitarios) y su magnitud
sobre la carga q = -3,00 µC ubicada en el punto
P(1,-2)cm. (SUGERENCIA: 𝐹 = 𝑞𝐸
⃗ ).
R/a) 𝐸
⃗ = −1,19 × 107
N/C î + 4,56 × 106
N/C ĵ;
𝐸 = 1,27 × 107
N/C; 210
al norte del oeste.
b) 𝐹 = 35,6𝑁 î − 13,7 𝑁 ĵ ; F ≈ 38,1 N
4. Un electrón inicialmente en reposo se deja libre en
un campo eléctrico uniforme, El electrón se acelera
verticalmente hacia arriba, recorriendo 4,50 m en
los primeros 3,00 s
 después de ser liberado, a)
¿Cuáles son la magnitud y dirección del campo
eléctrico? b) ¿Se justifica no tener en cuenta los
efectos de la gravedad? R/ 5,69 N/C
5. Un electrón y un protón se ponen en reposo en un
campo eléctrico de 520 N/C, Calcule la velocidad

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de cada partícula 48 ns después de liberarlas, R/
4,38 x 106
m/s en dirección opuesta al campo
eléctrico; 2,39 x 103
m/s en la misma dirección
del campo eléctrico,
6. Un protón acelera desde el reposo en un campo
eléctrico de 640 N/C, Cierto tiempo después su
velocidad es 1,20 x 106
m/s (no relativista puesto
que v es mucho menor que la velocidad de la luz),
a) Encuentre la aceleración del protón, b) ¿Cuánta
tarda el protón en alcanzar su velocidad? c) ¿Qué
distancia ha recorrido en ese tiempo? d) ¿Cuál es
su energía cinética en este tiempo? R/ a) 6,13 x 1010
m/s2
b) 1,96 x 10–5
s c) 11,8 m d) 1,20 x 10–15
J.
7. Un trozo de varilla delgada no conductora de
longitud L tiene una carga total Q, distribuida
uniformemente a lo largo de ella. Halle el campo
en el punto P tal como se muestra en la figura 2.2.
R/ 𝑬
⃗⃗ (𝑷) = −
𝝀
𝟒𝝅𝜺𝟎𝒉
(𝟏 −
𝒉
(𝑳𝟐+𝒉𝟐)
𝟏
𝟐
) 𝒊̂ +
(
𝝀
𝟒𝝅𝜺𝟎𝒉
𝑳
(𝑳𝟐+𝒉𝟐)
𝟏
𝟐
) 𝒋̂
Figura 2.2
8. La carga positiva Q está distribuida uniformemente
a lo largo del eje positivo de las y entre y = 0 y y =
a. Hay una carga puntual negativa –q sobre el eje
positiva de las x, a una distancia x del origen (figura
2.3). a) Calcule las componentes x y y del campo
eléctrico producido por la distribución de la carga
Q en puntos sobre el eje positivo de las x. b)
Calcule las componentes x y y de la fuerza que la
distribución de carga Q ejerce sobre q. R/
a)
2 2
( )
x
kQ
E
x x a


;
2 2
1 1
( )
y
Qk
E
a x x a
 

 
 
 

 
b)
2 2
( )
x
kqQ
F
x x a



;
2 2
1 1
( )
y
kqQ
F
a x x a
 
 
 
 

 
Figura 2.3
9. Cerca de la superficie terrestre, el campo eléctrico
al aire libre tiene una magnitud de 150 N/C y está
dirigido hacia abajo, hacia el suelo, Si se considera
que esto se debe a una lámina grande de carga que
yace sobre la superficie terrestre, calcule la carga
en cada unidad de área de la lámina, R/ –2,66 x
10–9
N/m2
,
10. Una carga de 12,0 nC está en el origen; una segunda
carga, desconocida, está en x = 3,00 m, y = 0; y una
tercera carga de –16,0 nC está en x = 5,00 m, y = 0,
¿Cuáles son el signo y la magnitud de la carga
desconocida si el campo neto en x = 8,00 m, y = 0
tiene una magnitud de 12,0 N/C y la dirección +x?
R/ + 73,1 nC.
11. Cargas puntuales q1 = q2 = 21,0 nC
respectivamente, se encuentran separadas por una
distancia de 0,08 m (figura 5). Calcule el campo
eléctrico producido por q1, el campo originado por
q2, y el campo total a) en el punto a; b) en el punto
b; y c) en el punto c.
R/a)
5 N ˆ
2,86 10 j
C
 

 
 
b)
5 N ˆ
-1,90 10 j
C
 

 
 
c)
5 N ˆ
1,21 10 j
C
 

 
 
Figura 2.4

3. Profesores: Luis Hernando Blandón D.
Carlos Alberto Ángulo E.
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12. Considere un cascarón cilíndrico circular recto con
una carga total Q radio R y altura h. Determine el
campo eléctrico en un punto a una distancia d del
lado derecho del cilindro, como en la figura 2.5.
R/
2 2 2 2
1 1 ˆ
( )
e
k Q
E i
h d R d h R
 
 
 
 
 
 
    
 
 
Figura 2.5