Junio 22-23, Ordinaria

Una partícula de masa m = 3,2 × 10^-15 kg y cargada con q = 3 mC es acelerada desde el reposo haciendo uso de un campo electrostático uniforme de E₁ = 325 V/m a lo largo de 3 metros.

a)            ¿A qué velocidad saldrá la partícula del campo electrostático?

b)           Seguidamente, entra en otro campo electrostático de magnitud E₂ = 125 V/m y sentido opuesto al primero. ¿Cuánta distancia recorrerá hasta detenerse?

c)             Describe la expresión de la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales y explica sus magnitudes y unidades.

SOLUCIÓN

a)            Una primera respuesta se puede plantear desde el punto de vista cinemático ya que, al ser un campo electrostático uniforme, la fuerza será constante por lo que el movimiento consecuente será M.R.U.A. cuyas ecuaciones conocemos. Así pues:

Esta última ecuación la podemos utilizar porque sabemos que es un MRUA

Otra solución posible (y quizá más fácil) es resolverlo desde el punto de vista energético, usando el teorema trabajo y energía o teorema de las fuerzas vivas:

Utilizando el valor de F₁ obtenido más arriba

b)           Esta segunda parte es análoga a la primera pero con una aceleración negativa de frenado (o un trabajo negativo por efectuarse por una fuerza que lleva sentido opuesto al desplazamiento)

Así pues, la fuerza y la aceleración serán de sentido contrario al caso anterior y de valores:

F₂ = 0,375 N        y        a₂ = 1,17·10¹⁴ m/s²

Volviendo a usar las ecuaciones del MRUA de frenado en esta ocasión:

Igualmente se puede resolver desde el punto de vista energético:

c)             Esta fuerza electrostática fue estudiada por Coulomb en 1785 y viene descrita por su conocida ley.

Ver Junio 03-04, Opción A

Respecto a las unidades

Q en C (culombios)

K en N·m²·C^-2

R en m

F en N