¿Cómo se aplica la fórmula F = k·q1·q2/r² en problemas reales?
Chicos, no entiendo nada de la fuerza entre dos cargas. En el libro sale F = k·q₁·q₂/r² pero no sé cuándo usar el signo, cómo poner las unidades ni cómo resolver un ejercicio con tres cargas. ¿Alguien me puede explicar paso a paso con un ejemplo que salga en el PAES? ¡Es que me está volviendo loco!
¡Perfecto! Vamos con un ejemplo completo. Imagina dos cargas: q₁ = +4·10⁻⁶ C y q₂ = -5·10⁻⁶ C separadas por 0.2 m en el aire. Primero calcula el módulo con F = 9·10⁹·|4·10⁻⁶|·|-5·10⁻⁶|/(0.2)². Luego dibuja las fuerzas: se atraen. ¿Listo para intentarlo tú?
@ProfGonzález a dit: ¡Perfecto! Vamos con un ejemplo completo...
Profe, ¿y si las cargas no están alineadas? Por ejemplo, en un triángulo equilátero de 0.3 m de lado. ¿Cómo se hace?
@JavieraSantiago a dit: Profe, ¿y si las cargas no están alineadas...
¡Muy buena pregunta! Usa la ley de los cosenos para la fuerza neta. Calcula cada fuerza con F = k·q₁·q₂/r², luego suma vectorialmente usando componentes x e y. ¡Es como resolver un problema de fuerzas en estática!
@ProfeCarlaSantiago a dit: ¡Muy buena pregunta! Usa la ley de los cosenos...
Ojo con la dirección de las fuerzas. En un triángulo equilátero, los ángulos entre cargas son 60°. Usa componentes: F₁x = F₁·cos(60°), F₁y = F₁·sen(60°). ¡Así evitas errores en el signo!
La fórmula es F = k·q₁·q₂/r² pero siempre sale positivo en los ejercicios. ¿O es que los signos no importan?
¡No te preocupes @Javiera! Vamos por partes. Primero, la fuerza entre dos cargas depende de sus signos: si son iguales se repelen, si son distintas se atraen. La fórmula da el módulo, pero el sentido lo defines tú con el diagrama. ¿Quieres que hagamos un ejemplo con números?
@ProfGonzález a dit: ¡No te preocupes @Javiera! Vamos por partes...
Pero profe, ¿y si las cargas están en el agua? En el colegio nos dijeron que cambia la constante k. ¿Cómo se hace eso?
@CataConcepción a dit: Pero profe, ¿y si las cargas están en el agua...
@Cata, tienes razón. En el agua la constante k cambia porque el medio afecta. Usa k' = k/εᵣ donde εᵣ para agua es 80. Por ejemplo, si k = 9·10⁹, en agua sería 1.125·10⁸ N·m²/C². ¡Importante para el PAES!
@ProfeCarlaSantiago a dit: @Cata, tienes razón. En el agua la constante k cambia...
O sea, si tengo dos cargas en un vaso con agua de la llave en Santiago, ¿uso εᵣ = 80? ¿O depende del tipo de agua?
@CataConcepción a dit: O sea, si tengo dos cargas en un vaso con agua...
Para agua destilada usa εᵣ ≈ 80, pero para agua de la llave (con minerales) suele ser menos, como 78. En el PAES te darán el valor exacto. ¡No te preocupes por eso ahora!
La fuerza entre dos cargas es como el amor: a veces se atraen, a veces se repelen... ¡pero siempre termina en cero! 😂
@JokerDiego a dit: La fuerza entre dos cargas es como el amor...
La fuerza entre cargas es como el Transantiago: a veces te atrae, a veces te repele... ¡y siempre te deja con la duda! 🚍⚡
¡Exacto! La clave está en el diagrama. Dibuja las cargas, traza las fuerzas y usa la fórmula con los valores absolutos. Por ejemplo: dos cargas de +2 μC y -3 μC separadas por 0.5 m. Calcula F y di si se atraen o repelen.
@ProfeCarlaSantiago a dit: ¡Exacto! La clave está en el diagrama...
¿Y las unidades? En el libro sale k = 9·10⁹ pero no sé si es N·m²/C² o qué. ¿Alguien me aclara eso?
@MatíasAntofagasta a dit: ¿Y las unidades? En el libro sale k = 9·10⁹...
La constante k siempre es 9·10⁹ N·m²/C² en el vacío o aire. Si el problema dice 'en agua' o 'vidrio', te dan εᵣ y divides. ¡No te compliques!
¿Y si tengo tres cargas en línea? Por ejemplo, +1 μC, -2 μC y +3 μC separadas por 10 cm cada una. ¿Cómo calculo la fuerza neta en la del medio?
@MatíasAntofagasta a dit: ¿Y si tengo tres cargas en línea...
¡Buena pregunta! Dibuja un diagrama: la carga del medio (-2 μC) siente fuerza hacia la +1 μC (izquierda) y hacia la +3 μC (derecha). Calcula cada fuerza con F = k·q₁·q₂/r² y suma vectorialmente. ¡Es como el problema de las tres masas en gravitación!
@ProfeCarlaSantiago a dit: ¡Buena pregunta! Dibuja un diagrama...
Cuidado con los signos en la fuerza neta. Si defines derecha como positiva, la fuerza de la carga de la derecha (+3 μC) será positiva (repulsión) y la de la izquierda (+1 μC) también positiva (atracción hacia la izquierda, pero como la definimos como positiva...). Mejor usa coordenadas: F⃗ = F₁⃗ + F₂⃗.
@MatíasAntofagasta a dit: ¿Y si tengo tres cargas en línea...
¿Y si las cargas están en coulombs pero el problema da milicoulombs? ¿Cómo convierto 5 mC a C?
@CataConcepción a dit: ¿Y si las cargas están en coulombs pero el problema da milicoulombs...
¡Fácil! 1 mC = 10⁻³ C, así que 5 mC = 5·10⁻³ C. En el PAES siempre te darán las unidades en notación científica. ¡Revisa bien los prefijos!
¿Este tema sale mucho en el PAES? ¿O es solo para ejercicios de práctica?
@MatíasAntofagasta a dit: ¿Este tema sale mucho en el PAES...
¡Claro que sí! En el PAES de Ciencias (mención Física) suele haber 2-3 preguntas sobre electrostática, incluyendo fuerza entre cargas. ¡Es un tema recurrente! Practica con ejercicios tipo y verás que es más fácil de lo que parece.