Hola, Buenos dias
Lo primero enhorabuena por esta pagina web. Estoy intentando resolver un ejercicio de cargas de nivel de Bachillerato y no he encontrar ninguna video relacionado. (Corrijanme ai me equivoco) este es El ejercicio, a ver si alguien me puedeayudar
Saludos a todos!
Establece un sistema de referencia con origen en la posición de la primera carga, y con eje de posiciones Or con sentido positivo hacia la segunda carga.
Luego, tienes que las cargas y sus posiciones son:
r1 = 0, q1 = -25*10-6 C;
r2 = 1 m, q2 = -75*10-6 C;
r3 = a determinar, q3 = a determinar, con: 0 < r3 < 1 m.
Luego, planteas las expresiones de las distancias que separan a la carga q3 de las dos primeras cargas, y queda:
d1 = r3 - r1 = r3 - 0 = r3;
d2 = r2 - r3 = 1 - r3.
Luego, planteas las expresiones de las fuerzas que las dos primeras cargas ejercen sobre la carga q3, y queda:
F1 = k*q1*q3/d12;
F2 = k*q2*q3/d22.
Luego, planteas la ecuación de equilibrio para la carga q3, y queda:
F1 + F2 = 0,
sustituyes expresiones, y queda:
k*q1*q3/d12 + k*q2*q3/d22 = 0,
divides por k*q3 en todos los términos de la ecuación, y queda:
q1/d12 + q2/d22 = 0,
restas q2/d22 en ambos miembros de la ecuación, y queda:
q1/d12 = -q2/d22,
reemplazas los valores de las cargas, y qeuda:
-25*10-6/d12 = 75*10-6/d22,
multiplicas por 106 y divides por 25 en ambos miembros, y queda:
-1/d12 = 3/d22,
multiplicas por d12*d22 en ambos miembros, y queda:
-d22 = 3*d12,
sustituyes las expresiones de las distancias, y queda:
-r32 = 3*(1 - r3)2,
desarrollas el segundo miembro, y queda:
-r32 = 3 - 6*r3 + 3*r32,
restas 3*r32, sumas 6*r3, restas 3 en ambos miembros, y queda:
-4*r32 + 6*r3 - 3 = 0,
multiplicas por -1 en todos los términos de la ecuación, y queda:
4*r32 - 6*r3 + 3 = 0,
que es una ecuación polinómica cuadrática, cuyas soluciones son:
a)
r3 = ( 6 + √(12) )/8 ≅ 1,183 m > 1 m, que no tienes sentido para este problema;
b)
r3 = ( 6 - √(12) )/8 m ≅ 0,317 m < 1 m, que si tienes sentido para este problema.
Luego, observa que el valor de la carga q3, y también su signo, son independientes de las solución del problema,
por lo que puedes colocar en la posición remarcada cualquier carga, y ésta se encontrará en equilibrio.
Espero haberte ayudado.