Ejemplo n° 1 de campo eléctrico
Ejemplo n° 1
La distancia entre el electrón y el protón en el átomo de hidrógeno es de 5,3·10⁻¹¹ m. Compara las fuerzas electrostática y gravitatoria que se ejercen mutuamente y di qué conclusiones obtienes.
Desarrollo
Datos:
Masa del protón: mₚ = 1,67·10⁻²⁷ kg.
Masa del electrón mₑ = 9,1·10⁻³¹ kg.
Carga del protón: +e = +1,6·10⁻¹⁹ C
Carga del electrón: -e = -1,6·10⁻¹⁹ C
|-e| = |+e| = 1,6·10⁻¹⁹ C
r = 5,3·10⁻¹¹ m
k₀ = 9·10⁹ N·m²/C²
G = 6,67·10⁻¹¹ N·m²/kg²
Fórmulas:
| F = | k₀·q₁·q₂ |
| r² |
| Fg = | G·m₁·m₂ | (3) |
| r² |
Solución
Aplicamos la ley de Coulomb para hallar la fuerza electrostática que ejercen mutuamente las dos partículas:
| |Fₑ| = | |+e|·|-e| | = 9·10⁹· | N·m² | · | (1,6·10⁻¹⁹ C)² |
| r² | C² | (5,3·10⁻¹¹ m)² |
|Fₑ| = 8,2·10⁻⁸ N
Aplicamos la ley de la gravitación universal para hallar la fuerza gravitatoria que se ejercen mutuamente las dos partículas:
| |Fg| = G· | mₑ·mₚ | = 6,67·10⁻¹¹· | N·m² | · | 9,1·10⁻³¹ kg·1,67·10⁻²⁷ kg |
| r² | kg² | (5,3·10⁻¹¹ m)² |
|Fg| = 3,6·10⁻⁴⁷ N
La fuerza electrostática es 10³⁹ veces mayor que la fuerza gravitatoria. Este resultado pone de manifiesto que a nivel atómico las fuerzas electrostáticas son mucho más intensas que las gravitatorias.
• Fuente:
Física de 2° de Bachillerato - Colegio Montpellier
Autor: Leandro Bautista. España.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet).
Ejemplo, cómo determinar la fuerza entre cargas eléctricas