Notas sobre la Ley de Coulomb

Introducción

• Bienvenida al segundo video sobre la ley de Coulomb.
• Ejercicio: 4 cargas iguales de 0,14 microcoulombs en las esquinas de un cuadrado de 25 cm.
• Calcular la fuerza resultante sobre cualquiera de las cargas.

Datos del ejercicio

• Cargas: Q1, Q2, Q3, Q4 (0,14 µC cada una).
• Lado del cuadrado: 25 cm (0,25 m en el SI).

Análisis de fuerzas en la carga Q4

• Se realiza un análisis entre pares de cargas.
• Cargas que afectan a Q4:
  • Q3: F1 (repulsión hacia la derecha).
  • Q2: F2 (repulsión hacia abajo).
  • Q1: F3 (repulsión diagonal).

Aplicación de la Ley de Coulomb

• La fórmula de la fuerza es:
  F = K * (Q1 * Q2) / r^2
  donde K = 9 x 10^9 Nm²/C².

Cálculo de fuerzas

1. Fuerza F1 (Q4 y Q3):
   • F1 = K * (0,14 x 10^-6)^2 / (0,25)^2
   • F1 ≈ 2,82 x 10^-3 N (hacia la derecha).
2. Fuerza F2 (Q4 y Q2):
   • F2 = K * (0,14 x 10^-6)^2 / (0,25)^2
   • F2 ≈ 2,82 x 10^-3 N (hacia abajo).
3. Fuerza F3 (Q4 y Q1):
   • Distancia entre Q4 y Q1: Diagonal = L * √2 = 0,25 * √2 ≈ 0,35 m.
   • F3 = K * (0,14 x 10^-6)^2 / (0,35)^2
   • F3 ≈ 1,44 x 10^-3 N (diagonal).*

Descomposición de la Fuerza F3

• Se descompone en coordenadas I y J:
  • F3_i = F3 * cos(45°)
  • F3_j = F3 * sin(45°)
• F3_i = 1,018 x 10^-3 N (hacia la derecha).
• F3_j = -1,018 x 10^-3 N (hacia abajo).

Cálculo de la Fuerza Resultante (FR)

• FR = F1 + F2 + F3
• FR = (2,82 x 10^-3)i + (-2,82 x 10^-3)j + (1,018 x 10^-3)i + (-1,018 x 10^-3)j
• Sumar componentes I y J:
  • Componente I: 3,838 x 10^-3 N
  • Componente J: -3,838 x 10^-3 N

Módulo de la Fuerza Resultante

• Módulo de FR = √(FR_i^2 + FR_j^2)
• Resultado final: 5,42 x 10^-3 N, diagonal hacia afuera del cuadrado.

Conclusión

• El resultado es el mismo para cualquier carga debido a la simetría.
• Se invita a dejar dudas en los comentarios.