La Ley de Coulomb es la que establece la magnitud de la fuerza que existe entre dos cargas eléctricas, ya sea de atracción o repulsión. Por otra parte, esta fuerza es igual al producto de ambas cargas multiplicada por una constante y dividido por el cuadrado de la distancia que las separa.
Asimismo, las unidades son bien específicas. A saber, las cargas se miden en coulomb (C), la fuerza en Newton (N), la distancia en metros y el valor de K es el que se muestra en la imagen.
Ejercicios de Ley de Coulomb
Calcula la fuerza existente entre dos cargas eléctricas con los siguientes datos:
Obviamente aquí, aplicamos La Ley de Coulomb.
Calcular la F total sobre la carga Q2.
Como observamos, sobre la carga Q2 actúan la carga Q1 con una fuerza de repulsión por ser del mismo signo y la carga Q3 con una fuerza de atracción por ser de signo contrario. Ahora, construiremos un diagrama de fuerzas para Q2. Sin embargo, hay dos datos que debemos calcular, que son la distancia entre Q1 y Q2 y el ángulo que hay entre las distancias Q2 – Q1 y Q2 y Q3.
Podemos observar que la distancia entre Q1 y Q2 se calcula con la relación pitagórica. Ya que es la hipotenusa del triángulo rectángulo que se ve en la figura. La raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de 4 y de 6.
D Q2 y Q1 = 7,21 M.
Como podemos ver, F 2-1 representa la F que ejerce la Q1 sobre la Q2. F 2-3 representa la F que ejerce la Q3 sobre la Q2. Por otro lado, el ángulo se calcula a través de una función trigonométrica. En este caso, podemos usar la tangente de este.
Tg α = 6/4
α = arc Tg (6/4)
α = 56°18´35´´.
Ahora bien, si proyectamos este ángulo al diagrama de fuerzas estará representado entre F 2-1 y el eje Y. Por lo tanto, podemos calcular el ángulo beta que esta en color verde. Cualquiera de estos ángulos pueden ser utilizados para el cálculo de las componentes en X e Y de la F 2-1.
Ahora procederemos a calcular los valores de las fuerzas.
La que tenemos que descomponer es la F 2-1. La fuerza F 2-3 no hay que descomponerla porque esta sobre uno de los ejes, en este caso el Y.
F 2-1 x= 19,659 . 10-7 x cos 33°41´25´´
F 2-1 x = 16,35 .10-7 N
F 2-1 y = 19,659 . 10-7 x sen 33°41´25´´
F 2-1 y = 10,90 . 10-7 N
Ahora debemos sumar todas las fuerzas en Y y en X. En Y tenemos F 2-1 y que mira hacia arriba y la F 2-3 que mira hacia abajo.
Fy = 10,90 . 10-7 N – 19,659 . 10-7
Fy = -9,659 . 10-7 N
En X solamente encontramos a la fuerza F 2-1 x
Por último, para saber el valor de la resultante total aplicamos pitagoras ya que ahora tenemos una fuerza en Y y otra en X.
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