Ley de Coulomb - Ejercicios Resueltos Paso a Paso
¿Qué tal amig@s? hoy hablaremos de un tema muy importante e interesante en la Física, principalmente en el área de la electrostática. Así que poner un poco de atención en la teoría, para poder entender mucho mejor la práctica. 😎
¿Quién fue Coulomb y que hizo?
Antes de hablar sobre Charles Augustin de Coulomb, tenemos que remontarnos a finales del siglo XVIII, ya que Coulomb fue uno de las grandes físicos más conocidos en el mundo, y al que se le atribuye haber construido un aparato llamado balance de torsión. En ella es posible evaluar el desplazamiento angular de dos cargas cercanas debido a la fuerza de atracción o repulsión. Durante el desplazamiento, el cuerpo en movimiento provoca una torsión, en un hilo que se registra en el extremo de la balanza.
En sus experimentos con cargas eléctricas de la misma naturaleza. Coulomb concluyó que esas cargas están sujetas a la acción de una fuerza de intensidad F , debida a la famosa ley de acción y reacción, las fuerzas que actúan sobre ambas cargas terminan siendo del mismo módulo, misma dirección y con el sentido que irá variando según el tipo de las cargas.
- Será de sentido opuesto, si las cargas son de signos iguales
- Será del mismo sentido, si las cargas son de signos diferentes,
Tal como se muestra en la siguiente imagen:
Posteriormente, Coulomb concluyó también que la intensidad de fuerza era directamente proporcional al producto del módulo de las cargas q1, y q2 e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia d que los separa. La relación de proporcionalidad entre las magnitudes para la intensidad de la fuerza eléctrica puede ser indicada mediante la siguiente forma:
Según esa relación que Coulomb estableció experimentalmente que podemos observar que la intensidad de la fuerza eléctrica aumenta a valores de cargas mayores y disminuye con el aumento de la distancia.
Tal como se muestra en esta imagen, se trata de una hipérbola cúbica.
Fórmula en la ley de Coulomb
Para tener una igualdad con la fórmula de proporcionalidad y, con ello, obtener un valor para la intensidad de la energía eléctrica, es necesaria una constante de proporcionalidad, que en ese caso recibe el nombre de constante electrostática K.
El valor de esta constante depende del método en que las cargas están inmersas. Para el vacío, la constante electrostática suele recibir el subindice cero y tiene un valor de:
Por lo que la fórmula para enunciar la fuerza de atracción entre cargas es:
Ejercicios Resueltos de la Ley de Coulomb
Veamos ahora una serie de ejercicios para entender mucho mejor el tema.
Nota:
- Si las cargas son de signo opuesto (+ y –), la fuerza "F" será negativa, lo que indica una fuerza de atracción
- Si las cargas son del mismo signo (– y – ó + y +), la fuerza "F" será positiva, lo que indica una fuerza de repulsión .
Ejemplo 1: Dos cargas eléctricas q1 = 4μC y q2= -6μC están colocadas a una distancia de 60cm, ¿cuál es el módulo de fuerza de atracción entre ellas?
Nota: recordar que al hablar de μ = 1*10ˆ(-6) C
Solución:
Tenemos dos cargas, y podemos observar también que ambas son diferentes una es positiva y la otra negativa, por lo que si vemos el gráfico que se colocó más arriba, nos damos cuenta que el resultado sin duda será de atracción, se atraerán ambas cargas.
Ahora colocando nuestros datos tenemos:
q1 = 4μC
q2= -6μC
d = 60 cm = 0.6m
Recordar que la distancia, tenemos que trabajarla en metros y no en centímetros, tal como lo marca el sistema internacional.
Ahora apliquemos la fórmula y tendremos algo similar a esto:
Ejemplo 2: Tres cargas eléctricas (qA = 4μC, qB = -12μC, qC = 6μC) están como se muestran en la figura, encuentre la fuerza resultante sobre la carga B, es decir qB.
Solución:
Para entender este problema, debemos anotar nuestros datos y darnos cuenta de lo que irá ocurriendo con las cargas una con otra, por ejemplo la fuerza que habrá entre A y B, y también la que habrá entre B y C, éstas cargas tendrán solamente efecto sobre la carga B, tal como lo muestra el problema.
Datos:
qA = 4μC
qB = -12μC
qC = 6μC
dAB = 6cm = 0.06m
dBC = 9cm = 0.09m
Resolviendo la fuerza entre AB
La carga A es positiva, y la carga B es negativa, por lo tanto habrá una fuerza de atracción, así que procedemos a resolver:
Resolviendo la fuerza entre BC
La carga B es negativa y la carga C es positiva, por lo tanto sigue habiendo una fuerza de atracción, procedemos a realizar el cálculo.
Al final debemos calcular las fuerzas actuando en B
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ABSALON GALLARDO ROMAN dice:
felicitaciones la forma Didáctica de realizar los ejemplos , continuare reforzando mis conocimientos para compartir con mis estudiantes.
Atentamente
Absalon Gallardo R.
DOCENTE DE FISICA-
Carlos Alberto dice:
Gracias Absalon, seguiremos trabajando para mejorar los artículos. Saludos 😀
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Miguel Flores dice:
Dos cargas eléctricas q1=—3x10—6C y q2 —5x10—6C se encuentran separadas40cms ¿Dónde debe ser colocada una carga de —1x10— 6C para que este en equilibrio electrostatico?
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Charlie Olaff Alvarez dice:
dos cargas una de a:5uc y b -7uc con una distancia 5x10-6 c , calcular la fuerza electrica entre a y b, si se coloca un elemento P hace que los iones se muevan de tal manera que su separacion sea de 14umx10-6. De modo el elemento P queda justo a la mitad.
determminar la intensidad del campo electrico en el punto intermedio P originado por las cargas de los iones AyB
Cual es el sentido del campo electtrico.-
El campo eléctrico producido por 7microcolumb , en un punto determinado tiene la magnitud de 3.5x10n/c, ¿a que distancia del punto considerado se encuentra la carga?
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Gabriela Villaseca ochoa dice:
La fuerza de repulsión entre 2 cargas es de 504 N y están separadas 5 cm. Si una de las cargas es de 14 × 10 - 6 C, ¿ cuál es el valor de la otra?
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ana ojeda dice:
se tiene dos cargas electricas separadas por una distancia de 9 m. Si sobre ellas actua una fuerza de repulsion de 90New. Determine el valor de dicas cargas
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MARIA dice:
tres cargas eléctricas puntuales y positivas se encuentran situadas en los vértices de un triangulo equilátero de lado raíz cuadrada de 3 m ..dos de ellastienen carga q la tercera 2q..siendo q 10<4 calcule el campo eléctrico en el punto medio del lado en q se encuentran las cargasmas pequeñas (PUNTO P)
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mariela castro dice:
En un punto de un campo eléctrico, hay una intensidad de 16 New/couln si en ese punto colocamos una carga eléctrica de 4x 10 (elevado a -6)calcular la fuerza que actúa sobre la carga
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Wilber Rodríguez dice:
Hola. Siento que no hay claridad al momento de realizar la sumatoria final de las fuerzas, ya que la fuerza entre A y B es negativa, y entre B y C es positiva. ¿Por qué la resultante tendría que ser positiva y no negativa? ¿Cuál debería ser la convención al momento de realizar las sumatorias? Personalmente pienso que hay un divorcio entre los signos de las cargas y los signos de las orientaciones de las fuerzas en esta manera de analizar los ejercicios. Yo sé que vectorialmente se podría dar solución al lío, pero debería existir una forma clara y formal sin necesidad de usar vectores. Agradezco comentarios al respecto. Saludos.
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Hola Wilber, el problema no está en ello. Sino en el marco de referencia que uno toma para hacer los ejercicios, puede darse la posibilidad que por ejemplo, un signo negativo signifique una cosa y para otros otra. Esto suele suceder mucho en caída libre, tiro vertical. Pero todo es por el marco de referencia, aunque al final los valores absolutos y una conclusión anidada nos den más respuesta de lo que buscamos.
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cecilia dice:
el resultado de las dos fuerzas son atractivas por tanto la sumatoria de fuerza deberia ser -200N, por favor explicar porque te da menos
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Monse dice:
Podrías darnos unos ejemplos de cuando las cargas tienen valor decimal (4.5 μC , -13.2μC)
por así decirlo, muchas gracias. Por cierto, son muy buenos ejemplos y facil de entender-
Gracias por comentar Monse, estamos trabajando en subir más ejercicios lo pronto posible.
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Catalina Rojas dice:
Se tienen 3 cargas puntuales q1= 2(C) con posición (-1,0)m, q2= -6(C), con posición (0,2)m, q3= 7(C) con posición (-3,0)m, si se coloca una carga de prueba q0=1(C), en el origen de las coordenadas ¿Cuál será la fuerza aplicada sobre esta carga?
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Ximena Sanchez dice:
Tres cargas eléctricas, q1 = 8 . 10-4 C ; q2 = 9 . 10-5 C y q3 desconocida están ubicadas en el vacío como indica la figura. Calcular el valor de q3 para que q2 se encuentre en equilibrio.
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Julio Enrique Casado dice:
Tres cargas puntuales se encuentran localizadas en los vértices de un triángulo rectángulo ABC recto en A, donde la Q1= -60 C, Q2 = 30C y Q3= 45C. Distancia AC = 20 cm, distancia AB= 30cm. Determine la fuerza sobre la carga Q3 debidas a las cargas Q1 y Q2.
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randhycph@gmail.com dice:
Una carga se 5 uC se encuentra en la posición
(x;y)=(0;6)m; otra carga de -5 uC se encuentra en (0,6).m
Determinar la fuerza eléctrica total ejercida sobre una
carga de 10 uC ubicada en la posición (8;0) m. -
Glendy dice:
Tres cargas puntuales se colocan en los siguientes puntos: sobre el eje 20MC en X=0cm; -3.0MC en X=40cm y -5.0MC en X= 120cm. Encuentre la fuerza:
A) sobre la carga de -3.0MC
B) sobre 1 carga de -5.0 MC -
Abdiel dice:
Yo lo que quiero es que, yo coloque un ejercicio sin resolver y que me lo resuelva paso a paso para anotarlo con todo el procedimiento
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anita salas guzman dice:
Hola me pueden ayudar con esto porfavor una carga puntual de -3 microcoulomb se coloca 240 centimetros a la izquierda de la segunda carga que es de 2 microcoulomb . que fuerza se ejerce sobre una tercera carga de 5 microcoulomb colocada entre las dos cargas en el punto medio
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Yosmey dice:
Una carga eléctrica de 60stC está a13 cm de la otra de -40 stC ¿Cuál es la fuerza en Newton con la que se atraen? Calcular además la fuerza con la cual actúan sobre una tercera carga de 24 stC situada a 12 centímetros de la primera y a 5 centímetros de la segunda
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alys42 dice:
Si la fuerza ejercida por un anillo de r = 20cm sobre una q = 10 μC a 30 cm del centro del anillo es de 100 N. ¿Cuál es la carga Q del anillo?
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Javier dice:
Dos cargas eléctricas de 3+10.-4 c y de +8.10-5 c Están separadas 1m sobre una recta. Calcular el punto sobre la recta que las une, donde la fuerza resultante ejercida sobre una tercera carga positiva es nula
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Dos cargas eléctricas q1 = 3x10-5 C y q2 desconocida están separadas entre si 8 cm. Una tercera carga q3 = 5x10-8 C esta sobre la misma recta de las anteriores y 4 cm a al derecha de q2. Si la fuerza resultante esta por efecto de las otros dos es 6562,5Nw, calcular la magnitud de q2.
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Tres cargas eléctricas q1 = −3q, q2 = +2q y q3 = −4q se encuentran una después de la otra
sobre una línea recta de la siguiente manera: q2 se encuentra a 18cm de q1 y q3 se encuentra a
12cm de q2. Determinar los módulos de cada carga, sabiendo que la magnitud de la fuerza
resultante sobre q2 es 30nw. -
Buenas tardes. Si hay alguien que pueda ayudar a resolver el problema por favor
Tres cargas eléctricas q1 = −3q, q2 = +2q y q3 = −4q se encuentran una después de la otra sobre una línea recta de la siguiente manera: q2 se encuentra a 18cm de q1 y q3 se encuentra a 12cm de q2. Determinar los módulos de cada carga, sabiendo que la magnitud de la fuerza resultante sobre q2 es 30nw.
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María dice:
buenos dias por favor estoy un poco confusa con los terminos y necesito resolver el siguiente problema:
en un punto de un campo electrico, hay una intensidad de 16new/coul. Si en un punto colocamos una carga electrica de 4.10-6 coul, cual es la fuerza que actúa en dicha carga -
Henry Indriago dice:
Por favor ayuda en resolver estos ejercicos:
1) Dos cargas eléctricas q1= +16x10-5 coul, y q2= -8x10-5 coul, están en el vacío separadas por una distancia de 10 cm. Calcular el módulo y la característica de la fuerza con que se accionan -
Por favor necesito ayuda para resolver estos ejerccios:
1) Dos cargas eléctricas q1= +16x10 elevado -5 coul, y q2= -8x10 elevado -5 coul, estan en el vacío separadas por una distancia de 10 cm. Calcular el módulo y la característica de la fuerza con que se accionan.
2) Dos cargas eléctricas q1= +4x10 elevado -6 coul, y q2= +5x10 elevado -6 coul, están en el vacío y se repelen con una fuerza de 6 N. Calcular la distancia que los separa.
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Laura Lorena Mora Cardona dice:
Por favor serán que me podrían explicar es problema
Dos particulas cargadas idénticas están separadas a una distancia de 1 MM generando una fuerza de 5 KN ¿De que valor es la carga de las partículas?. -
stephany marroquín dice:
cual es la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales de 5.5 hC y 7.2hC, separadas 0.8 m?
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Dylan dice:
Dos cargas 5qc y -3qc están separados una distancia 20cm. Si colocamos una tercera carga en el medio de la distancia que separan a las dos primeros.¿ Que magnitud debe tener la tercera carga para que la fuera resultante sobre ella sea de 9NW
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Valentina dice:
Hola!, tendrás problemas de ley de coulomb en donde se involucren los diagramas de fuerzas y funciones trigonometicasss. Me han servido mucho los problemas para repasarrr, graciass
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Amileyka dice:
Calcule la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales de 3,6 que están separados por una distancia de 2,5m . Indique sii se trata de una fuerza de atracción o repulsión
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Michael dice:
Porque en el calculo final de las fuerzas, la fuerza AB es 120 y ya no -120?
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jimena ciro dice:
. Dos cargas puntuales positivas de 7 C y 9 C se encuentran en el aire separadas 4 cm.
Calcular la fuerza resultante que las cargas ejercen sobre otra también positiva de 6C situada
en el punto medio de la línea que une las dos primeras. -
Lia dice:
Necesito ayuda porfavor
Tres cargas puntuales, q_{1} = 8mu*C q_{2} = - 4mu*C q_{3} = 2mu , se colocan en las esquinas de un triángulo equilátero, que mide 80 mm por cada lado. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza resultante sobre la carga de +8 μC? -
Necesito ayuda porfavor,
Tres cargas puntuales, q_{1} = 8mu*C q_{2} = - 4mu*C q_{3} = 2mu , se colocan en las esquinas de un triángulo equilátero, que mide 80 mm por cada lado. ¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la fuerza resultante sobre la carga de +8 μC? -
Axel dice:
Una bolita tiene una carga positiva de 20 microcoulomb y una segunda de igual diámetro localizada a 10 cm, tiene una carga negativa de 5 microcoulomb. ¿Cuál es la fuerza de atracción entre las cargas?
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almilis dice:
hola, cuando voy a calcular la ferza resultante como se si debo restar o sumar las fuerzas de cada carga?
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