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Hola, ¿qué tal, amigos? ¿Cómo están? Hoy tenemos una clase corta pero demasiado importante sobre la ley de Coulomb. Bueno, iniciamos.
Esta ley se emplea para calcular la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas en reposo. A estas cargas las simbolizamos como q1 y q2. Entonces, entre las cargas puede haber una fuerza de repulsión cuando las cargas tienen el mismo signo (positivo, positivo o negativo, negativo). Pero también se puede dar el caso que la fuerza sea de atracción si las cargas tienen diferente signo (positivo, negativo o negativo, positivo).
Ahora bien, debemos tomar en cuenta que esta fuerza de repulsión o atracción es igual a K, que es la constante de Coulomb, multiplicado por el valor de la carga 1 por el valor de la carga 2 sobre la distancia entre las cargas elevado al cuadrado. Entonces, antes de resolver este problema, hay que tomar en cuenta las siguientes consideraciones.
Primero, la constante de Coulomb es igual a 9 * 10 a la 9 Newton metro cuadrado sobre Coulomb al cuadrado. Miren, este valor es aproximado porque también se puede trabajar con 8,99 * 10 a la 9 Newton metro cuadrado sobre Coulomb al cuadrado, pero para facilitar los cálculos utilizaremos 9 * 10 a la 9. Y si hablamos de las cargas, estas deben estar en unidades de Coulombs, y la distancia se trabaja en metros.
Bien, ahora sí, veamos de qué se trata el problema. Una carga de 3 microcoulombs se encuentra a 2 metros de una carga de -8 microcoulombs. La pregunta es: ¿cuál es la magnitud de la fuerza de atracción entre las cargas? Se trata de cargas con diferente signo y, como lo dice el problema, la fuerza es de atracción.
Entonces, primero analicemos los datos. La carga positiva es de 3 microcoulombs, pero recuerden que las cargas deben estar en Coulombs. Por eso deben recordar que micro es 10 a la -6, quedando 3 * 10 a la -6 Coulombs. Ahora, la carga negativa -8, que esto equivale a -8 * 10 a la -6 Coulombs, y la distancia entre ambas cargas, que ya está en la unidad que nos interesa, es 2 metros.
Listo, reemplazamos los datos en la fórmula. La fuerza es igual a la constante de Coulomb (9 * 10 a la 9 Newton metro cuadrado sobre Coulomb al cuadrado) y esta constante se encuentra multiplicada por el producto de las cargas. La carga uno es 3 * 10 a la -6 Coulombs y aquí sabemos que la carga dos es negativa, pero atención con esto: nos pide calcular la magnitud de la fuerza. Eso significa que dejamos de lado el signo y nada más trabajamos con el valor, porque repito, estamos calculando la magnitud de la fuerza. Ambas cargas las trabajamos como positivas, entonces multiplicado por 8 * 10 a la -6 Coulombs sobre la distancia elevado al cuadrado.
Y en este punto, los cálculos los haremos paso a paso y luego verificaremos nuestro resultado utilizando la calculadora. ¿Qué les parece?
Y aquí, como pueden observar, los valores de las cargas están en notación científica. Recordemos cómo multiplicar valores en notación científica. Primero multiplicamos 3 * 8 = 24. Y vean esto: 10 a la -6 por 10 a la -6. Se trata de una multiplicación de potencias que tienen la misma base. Utilizando la propiedad del producto, se conserva la base que es 10 y se suman los exponentes. Como los exponentes son negativos, la suma nos va a dar un número negativo: -6 + (-6) = -12. Y como es Coulombs por Coulombs, nos queda Coulombs al cuadrado. Y en el denominador, 2 al cuadrado es 4 metros cuadrados. Metros cuadrados, claro está.
Que cuando ustedes ya tengan práctica, lo pueden hacer de una manera más directa. Sin embargo, como les mencioné, en esta ocasión estamos haciendo paso a paso para practicar las propiedades y también las operaciones entre valores expresados en notación científica. Bueno, simplifiquemos unidades: metros cuadrados con metros cuadrados y también Coulombs al cuadrado.
Seguimos. La fuerza es igual a 9 * 10 a la 9 Newton. Vamos a poner esto entre paréntesis. Y qué sucede aquí. Para este tipo de división, procedemos de la siguiente manera: 24 dividido entre 4 es 6. Por 10 elevado a la -12. También entre paréntesis. Y aquí volvemos a tener una multiplicación en notación científica. Y esto no es nada complicado. Multiplicamos 9 * 6 = 54. 10 a la 9 por 10 a la -12. Multiplicación de potencias con la misma base, conservamos la base que es 10 y en este caso los exponentes se van a sumar: 9 + (-12) = -3. Y la unidad de la fuerza es Newtons.
Listo, llegamos al resultado que también puede quedar expresado como 0,054 Newtons. Perfecto, ya que al multiplicar 54 * 10 a la -3 es lo mismo que dividir 54 entre 1000, quedando 0,054 Newtons. Sin duda, un problema demasiado interesante.
Ahora, utilicemos la calculadora para comprobar el resultado. Insertamos los datos. Primero, la constante de Coulomb (9 * 10 a la 9) multiplicado por las cargas. La carga 1 (3 * 10 a la -6). Perfecto. La carga 2 (8 * 10 a la -6). Excelente. Dividido entre la distancia al cuadrado, que es 4. Esto es igual. Nos da un valor en fracción, pero lo pasamos a decimal: 0.054. Y aquí no olviden que en algunos países se utiliza el punto para los decimales y en otros la coma. En este caso, trabajamos con la coma.
Y bien, espero que esta clase les haya parecido interesante. Continuaremos practicando, repasando, estudiando. Si desean una explicación más detallada sobre la ley de Coulomb y con más ejercicios para practicar, les dejo el enlace de una clase. Seguramente les va a servir. Eso es todo, hasta la próxima. No olviden comentar, compartir, dejar su gran like y, sobre todo, suscribirse. Amor y paz.
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