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• Daniel Alejandro Guillermo Angulo

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Examen parcial Física II

27 de octubre de 2020

Corte II

Tiempo 3 horas

NOTA: Lea el problema, analice la situación, escriba las incógnitas, los valores dados y las ecuaciones que los relacione, HAGA UN DIBUJO y resuelva ordenadamente teniendo en cuenta las unidades, cifras significativas y la notación científica (si es necesario). Todo resultado debe ser expresado con unidades del sistema internacional, JUSTIFICADO mediante cálculos ordenados. RESPONDA exclusivamente lo que se le pida. TODO resultado debe de tener una conclusión no más extensa de dos reglones. Sección 1 – Preguntas abiertas – Conceptos - Valor 2.0 Responda las preguntas utilizando su conocimiento y lo visto en clase. Redacte la respuesta de forma clara y concisa. Mucho cuidado con la puntuación. Revise lo que responda. Conteste únicamente lo que le están preguntando. 1. Cuál es la importancia de poder generar campos eléctricos haciendo uso de objetos cargados y de su geometría. ¿Hay ventajas? ¿Cuál sería su concepto desde el punto de vista ingenieril? 2. ¿Qué son las líneas de campo eléctrico? y ¿Cuál es su utilización y la relación con el campo eléctrico? 3. Explique el fenómeno del flujo de campo eléctrico, las características y la descripción de las superficies gaussianas. 4. ¿Cuáles son las características que se deben de tener en cuenta en el momento de utilizar la ley de Gauss? ¿para que se utiliza? 5. Describa las diferencias que se pueden encontrar entre los materiales conductores y aislantes en lo referente a la electroestática. Sección 2 – Problemas – Valor 3.0 Resuelva de manera ordenada, JUSTIFIQUE TODO y siga las reglas planteadas en el encabezado del parcial. Realice los dibujos de tal manera que le brinden información. NO SE ACEPTAN DIBUJOS QUE NO BRINDEN INFORMACIÓN. No se olvide de la conclusión. ¡REALICE TODOS LOS CÁLCULOS NECESARIOS! 6. Considere un largo alambre conductor orientado horizontalmente con λ = 4.81 × 10−12 C/m. Un proton (masa = 4.81 × 10−27 kg) se coloca a 0.620 m por arriba del alambre y se suelta. ¿Cuál es la magnitud de la aceleración inicial del protón? ¿Esa aceleración es constante? Describa el fenómeno. NOTA: Utilice los conceptos vistos en clase para calcular el campo eléctrico del alambre. 7. Un cilindro solido aislante infinitamente largo de radio R = 9.00 cm, con una carga uniforme por unidad de volumen de ρV = 6.40 × 10−8 C/m3 , esta centrado alrededor del

eje y. Encuentre la magnitud del campo eléctrico en a) r = 4.00 cm del centro de este cilindro, b) r = 8.5 cm del centro del cilindro y c) a una distancia de 10 cm del cilindro. 8. Una esfera metálica hueca tiene radios interior y exterior de 20.0 cm y 30.0 cm, respectivamente. Una esfera metálica solida de radio 10.0 cm está colocada en el centro de la esfera hueca. Se encuentra que el campo eléctrico en un punto P a una distancia de 15.0 cm del centro es E1 = 1.00 × 104 N/C, dirigido radialmente hacia dentro. En el punto Q, a una distancia de 35.0 cm del centro, se encuentra que el campo eléctrico es E2 = 1.00 × 104 N/C, dirigido radialmente hacia fuera. Determine la carga total sobre a) la superficie de la esfera interna, b) la superficie interna de la esfera hueca y c) la superficie externa de la esfera hueca. 9. En un proceso de fabricación se dobla un aislante muy delgado en forma de semicírculo con un radio R = 15 cm. Mediante el proceso de polarización y carga electroestática se le da una distribución uniforme sobre toda su mitad superior de Q1 = 50 nC y una carga Q2 = -50 nC distribuida uniformemente a lo largo de la mitad inferior. Encuentre la magnitud y dirección del campo eléctrico E (en forma de componentes) en el punto P, el centro del semicírculo.

e = 1.602x10

−19

C

Q neta = e(Np − Ne ) dq â r 2 r⃗ F E= q0 Q σ= A

⃗ = Ke dE

vf2 = vi2 + 2a(yf − yi )

¡Mucha suerte!

Ecuaciones Ke = 9x109 Nm2 /C 2 |q1 q2 | F = Ke r2 |dq| dE = K e 2 r Q enc ⃗ ∙ ⃗⃗⃗⃗⃗ ∮E dA = ϵ0 Q λ= L vf = vi + at

ϵ0 = 8.8x10−12 C 2 /Nm2 |q| E = Ke 2 r

ρ=

Q V

1 yf = yi + viy t + at 2 2 vf + vi (xf − xi ) = ( )t 2

Ing. John Schneider Betancourt M.Sc.