Respuesta:
a) F_{1} = -0.0225 \ N
b) El valor de la fuerza ejercida sobre q2 por q1 es igual a F1.
c) F = -2.487*10^{-5} N
Explicación:
La primera carga es q1 = 5 μC.
La segunda carga es q2 = -2 μC.
La distancia entre las cargas es r = 200 cm = 2 m.
La ley de Coulomb se expresa como,
F_{1} = k \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2} } …(1)
k es la constante de Coulomb.
k = 8.99*10^9\ N.m^{2} /C^2
(a) Determinación de la fuerza F1:
Sustituimos todos los valores conocidos en la ecuación (1), y obtenemos,
F_{1} = 8.99*10^9\ N.m^{2} /C^2 * \frac{5\mu C * -2\mu C}{(2m)^{2} }
F_{1} = 8.99*10^9\ N.m^{2} /C^2 * \frac{5*10^{-6} C * (-2*10^{-6} C)}{(2m)^{2} }
F_{1} = -0.0225 \ N
(b) El valor de la fuerza ejercida sobre q2 por q1 igual o diferente de F1:
De la ecuación (1),
La expresión de la fuerza se expresa como,
F_{2} = k \frac{q_{2} q_{1}}{r^{2} }...(2)
De las ecuaciones (1) y (2),
La magnitud de las fuerzas es igual, es decir,
F_{1} = F_{2}
Entonces, el valor de la fuerza ejercida sobre q2 por q1 es igual a F1.
(c) Determinación de la fuerza eléctrica entre las cargas si estuvieran sumergidas en agua
La fuerza eléctrica entre las cargas si estuvieran sumergidas en agua se expresa como,
F = \frac{1}{4\pi e} \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2} }...(3)
donde e es la permitividad del agua.
El valor de la permitividad del agua es e = 80.
Sustituimos todos los valores conocidos en la ecuación (3) y obtenemos,
F = \frac{1}{4\pi *80} * \frac{5\mu C*(-2\,u C)}{(2m^{2})}
F = \frac{1}{4\pi *80} * \frac{5*10^{-6} C*(-2*10^{-6} C)}{(2m)^{2}}
F = -2.487*10^{-5} N