Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.92. Dos cargas puntuales se desplazan hacia la derecha a lo largo del eje $x$. La carga puntual 1 tiene carga de $q_{1}=2.00 \mu \mathrm{C}$, masa $m_{1}=$ $6.00 \times 10^{5} \mathrm{~kg}$ y rapidez $v_{1}$. La carga puntual 2 se encuentra a la derecha de $q_{1}$ y tiene carga $q_{2}=-5.00 \mu \mathrm{C}$, masa $m_{2}=3.00 \times 10^{-5} \mathrm{~kg}$,
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.91. Experimento de la gota de aceite de Millikan. La carga de un electrón fue medida por primera vez por el físico estadounidense Robert Millikan entre 1909 y 1913. En su experimento roció gotas muy finas (alrededor de 10^-4 mm de diámetro) de aceite en el espacio entre dos placas paralelas en posición horizontal separadas por una distancia d. Mantuvo una diferencia de potencial
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.90. Un cilindro hueco, aislante, de paredes delgadas, radio R y longitud L (como el tubo de cartón de un rollo de papel sanitario) tiene carga Q distribuida de manera uniforme sobre su superficie. a) Calcule el potencial eléctrico en todos los puntos a lo largo del eje del tubo. Como origen tome el centro del tubo, y el potencial cero en el infinito. b) Demuestre que si el resultado
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.89. En los experimentos en que colisionan núcleos atómicos, suceden choques de frente como los descritos en el problema 23.82, pero son más comunes los que “fallan”. Suponga que la partícula alfa en el problema 23.82 no “acertó” en el centro del núcleo de plomo, sino que tuvo cantidad de movimiento angular inicial distinta de cero (con respecto al núcleo de plomo
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.88. En cierta región, existe una distribución de carga con simetría esférica pero no uniforme. Es decir, la densidad volumétrica de carga r(r) depende de la distancia r del centro de la distribución, pero no de los ángulos polares esféricos u y f. El potencial eléctrico V(r) debido a esta carga es
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.87. Fisión nuclear. El núcleo inestable del uranio 236 se puede considerar una esfera con carga uniforme con Q = +92 e y radio R = 7.4 X 10^-15 m. En la fisión nuclear, este núcleo se puede dividir en dos núcleos más pequeños, cada uno con la mitad de la carga y del volumen del núcleo original del uranio 236. Ésta es una de las reacciones que ocurrieron en la bomba nuclear que se
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.86. El potencial eléctrico V en cierta región del espacio está dada por V (x, y, z) = A (x^2 - 3y^2 + z^ 2) donde A es una constante. a) Obtenga una expresión para el campo eléctrico en cualquier punto de esta región. b) Se mide el trabajo realizado por el campo cuando una carga de prueba de 1.50 mC se mueve del punto (x, y, z) 5 (0, 0, 0.250 m) al origen y resulta ser de 6.00 X 10^-5 J.
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.85. Fusión nuclear en el Sol. La fuente de la energía del Sol es una secuencia de reacciones nucleares que tienen lugar en su núcleo. La primera de ellas implica la colisión de dos protones, que se funden para formar un núcleo más pesado y liberan energía. Para que ocurra este proceso, llamado fusión nuclear, los dos protones primero deben acercarse hasta que sus superficies entren,
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.84. Use la distribución de carga y el campo eléctrico calculados en el problema 22.57. a) Demuestre que para r $ R el potencial es idéntico al que produce una carga puntual Q. (Considere el potencial igual a cero en el infinito.) b) Obtenga una expresión para el potencial eléctrico que sea válida en la región r # R.
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.83. Una esfera de metal de radio R1 tiene una carga Q1. Considere el potencial eléctrico igual a cero a una distancia infinita de la esfera. a) ¿Cuáles son el campo eléctrico y el potencial eléctrico en la superficie de la esfera? Esta esfera se conecta ahora con un alambre conductor largo y delgado con otra esfera de radio R2 que está alejada varios metros de la primera. Antes de hacer la
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.82. Una partícula alfa con energía cinética de 11.0 MeV colisiona de frente con un núcleo de plomo en reposo. ¿Cuál es la distancia de la aproximación máxima de las dos partículas? (Suponga que el núcleo del plomo permanece estacionario y que puede tratarse como una carga puntual. El número atómico del plomo es 82. La partícula alfa es un núcleo de helio, con número atómico 2.)
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.81. Dos esferas de metal de diferentes tamaños tienen carga de manera que el potencial eléctrico es el mismo en la superficie de cada una. La esfera A tiene un radio tres veces mayor que el de la esfera B. Sean QA y QB las cargas en las dos esferas, y EA y EB las magnitudes de los campos eléctricos en las superficies de las dos esferas. ¿Cuáles son a) la razón QB/QA y b) la razón EB/EA?
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.80. a) Si una gota de lluvia esférica de radio 0.650 mm tiene una carga de -1.20 pC distribuida de manera uniforme en su volumen, ¿cuál es el potencial en su superficie? (Considere el potencial igual a cero a una distancia infinita de la gota.) b) Dos gotas idénticas, cada una con el radio y la carga especificados en el inciso a), chocan y forman una gota más grande. ¿Cuál es el radio de esta
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.79. Una carga eléctrica se encuentra distribuida de manera uniforme a lo largo de una varilla delgada de longitud a, con carga total Q. Considere el potencial igual a cero en el infinito. Determine el potencial en los siguientes puntos (figura 23.40): a) punto P, distancia x a la derecha de la barra, y b) punto R, distancia y arriba del extremo derecho de la varilla. c) En los incisos a) y
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.78. Considere una esfera conductora sólida dentro de otra esfera conductora hueca, con los radios y cargas especificados en el problema 22.42. Considere V = 0 cuando r-- S. Use el campo eléctrico calculado en el problema 22.42 para calcular el potencial V para los siguientes valores de r: a) r = c (en la superficie exterior de la esfera hueca); b) r = b (en la superficie interior de la esfera
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.77. Use el campo eléctrico calculado en el problema 22.43 para determinar la diferencia de potencial entre la esfera conductora sólida y la delgada coraza aislante.
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.76. Dos esferas de plástico, cada una con carga distribuida de manera uniforme en su interior, entran en contacto inicialmente y luego se liberan. Una esfera mide 60.0 cm de diámetro, tiene masa de 50.0 g y contiene -10.0 mC de carga. La otra esfera tiene un diámetro de 40.0 cm, masa de 150.0 g y contiene -30.0 mC de carga. Determine la aceleración y la rapidez máximas que alcanza
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.75. El ejercicio 23.43 demuestra que afuera de una coraza esférica con carga superficial uniforme, el potencial es el mismo que si toda la carga estuviera concentrada en una carga puntual situada en el centro de la esfera. a) Utilice este resultado para demostrar que para dos corazas aislantes con carga uniforme, la fuerza que ejercen una sobre la otra y su energía eléctrica mutua
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.74. Una coraza esférica aislante con radio interior de 25.0 cm y radio exterior de 60.0 cm, tiene una carga de +150.0µC distribuida con uniformidad sobre su superficie externa. El punto a está en el centro de la coraza, el punto b se encuentra en la superficie interna, y el punto c se localiza en la superficie exterior. a) ¿Cuál será la lectura de un voltímetro si se conecta entre los siguientes puntos:
Cap23zemansky diciembre 29, 2021 23.73. Una esfera aislante sólida de radio R tiene carga Q con distribución uniforme en todo su volumen. a) Utilice los resultados del problema 23.72 para encontrar la magnitud de la diferencia de potencial entre la superficie de la esfera y su centro. b) ¿Cuál tiene mayor potencial, la superficie o el centro si, i) Q es positiva y ii) si Q es negativa?
