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• BLNKBIANCHI

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1. No sentimos las fuerzas gravitacionales entre nosotros y los objetos que nos rodean, porque esas fuerzas son extremadamente pequeñas. En cambio, las fuerzas eléctricas son gigantescas. Puesto que nosotros y los objetos que nos rodean estamos formados por partículas cargadas, ¿por qué normalmente no sentimos fuerzas eléctricas? No existen fuerzas positivas y negativas en gravitación, las interacciones entre masas son solo atractivas, mientras que las interacciones eléctricas pueden ser atractivas o repulsivas. La masa de una partícula no puede “cancelar” la masa de otro, en tanto que la carga de una partícula puede cancelar el efecto de la carga opuesta de otra partícula. 2. En el nivel atómico, ¿qué significa decir que algo está eléctricamente cargado? Un material cargado eléctricamente tiene un exceso o una deficiencia de electrones en relación con el número de protones en sus núcleos atómicos. 3. ¿Por qué la carga generalmente se transfiere a través de electrones y no de protones? Porque los electrones están débilmente enlazados en el exterior de los átomos, mientras que los protones están estrechamente enlazados en los núcleos atómicos. 4. ¿Por qué si los objetos contienen grandes cantidades de electrones, por lo general, no están cargados eléctricamente? Los objetos no están cargados porque tienen el mismo número de protones. 5. ¿Por qué las prendas se pegan con frecuencia entre sí después de haber estado girando en una secadora? Porque se cargan de electricidad cuando se intercambian los electrones de la tela de una prenda al frotar la tela de otra prenda. Si las telas son buenas conductoras, la descarga entre ambas podría ocurrir pronto. Pero si las telas no son conductoras, la carga permanece el tiempo suficiente para que las prendas cargadas con cargas opuestas se atraigan eléctricamente y se adhieran entre sí. 6. ¿Por qué el polvo es atraído hacia un CD que se limpia con un paño seco? Cuando se limpia el disco compacto con un paño, adquiera una carga eléctrica que polariza y atrae partículas de polvo. 7. Cuando sacas tu traje de lana de la bolsa de la tintorería, la bolsa se carga positivamente. Explica cómo sucede eso. Cuando la lana y el plástico se frotan entre sí, pasan electrones del plástico a la lana. La pérdida de electrones en la bolsa plástica produce una carga positiva en ella. 8. El plástico para envoltura se carga eléctricamente cuando se saca del empaque. Como resultado, es atraído hacia objetos tales como recipientes de alimentos. ¿El plástico se adhiere mejor a los recipientes de plástico o a los metálicos? El plástico para envoltura cargado polariza con facilidad el plástico aislante y no el metal, lo cual resulta en una mejor adherencia. 9. Cuando te peinas, sacas electrones de tu cabello, que se quedan en tu peine. Entonces, ¿tu cabello queda con carga positiva o negativa? ¿Y el peine?

El exceso de electrones que sacas de tu pelo cuando lo frotas lo dejan con una carga positiva, en tanto que el exceso de electrones en el peine le den una carga negativa. 10. En algunas casetas de cobro un alambre metálico delgado sobresale del asfalto y hace contacto con los automóviles antes de que lleguen al lugar de cobro. ¿Cuál es el objetivo de ese alambre? Las casetas de cobro lo utilizan para descargar los autos, de tal modo que el pagar la cuota de peaje no sea una experiencia electrizante para el conductor. 11. ¿Por qué los neumáticos de los camiones que transportan gasolina y otros líquidos inflamables, se fabrican para ser conductores eléctricos? Hace más de dos décadas, antes de que se fabricaran los neumáticos de camión que son conductores de electricidad, eran común que los camiones arrastraran cadenas o alambres a lo largo de la superficie dela carretera. El propósito de esto era descargar cualquier carga que pudiera acumularse debido a la fricción con el aire y el camino. En la actualidad los neumáticos conductores de electricidad impiden la acumulación de carga estática que podría producir una chispa, situación especialmente peligrosa para los camiones que transportan combustibles. 12. Un electroscopio es un aparato sencillo formado por una esfera metálica unida con un conductor a dos hojas delgadas de lámina metálica, dentro de un frasco para protegerlas de las turbulencias del aire, como se ve en la figura. Cuando se toca la bola con un cuerpo cargado, las hojas, que normalmente cuelgan directo hacia abajo, se abren. ¿Por qué? (Los electroscopios no sólo se usan para detectar cargas, sino también para medirlas: cuanta más carga se transfiera a la esfera, las hojas se abrirán más.) Las hojas, como el resto del electroscopio, adquieren carga desde el objeto cargado y se rechazan porque tienen el mismo tipo de carga. El peso de la hoja de oro conductora es tan pequeño que incluso fuerzas diminutas son muy evidentes. 13. Las hojas de un electroscopio cargado bajan cuando pasa el tiempo. A mayores alturas bajan más rápido. ¿Por qué? (Sugerencia: esta observación fue la que primero indicó la existencia de los rayos cósmicos.) Los rayos cósmicos producen iones en el aire que ofrecen una trayectoria conductora para la descarga en objetos cargados. Las partículas de los rayos cósmicos en su camino de descenso a través de la atmosfera son atenuadas por el decaimiento radiactivo y por absorción. De manera que la radiación y la ionización son más fuertes a grandes altitudes que en las bajas. Los objetos cargados pierden más rápidamente su carga a mayores alturas. 14. ¿Es necesario que un cuerpo cargado toque realmente la esfera de un electroscopio para que se abran las hojas? Defiende tu respuesta. No es necesario que un cuerpo cargado toque la esfera del electroscopio. Con solo acercar una carga negativa, algunos electrones en la esfera serán rechazados y llevados a la hoja de oro, dejando la esfera cargada positivamente. O si una carga positiva se acerca a la esfera, algunos electrones serán atraídos, inducirán en la esfera una carga negativa y dejarán las hojas positivamente cargadas. Esta separación de carga es debida a la inducción. (Si por casualidad estas intentando responder esta pregunta sin haber presenciado esto, ¡qué pena! Mejor pasa tu tiempo estudiando la física de cosas conocidas.)

15. Estrictamente hablando, cuando un objeto adquiere una carga positiva por transferencia de electrones, ¿qué sucede con su masa? ¿Y cuándo adquiere una carga negativa? ¡Piensa en pequeño! Cuando un objeto adquiere una carga positiva, pierde electrones y su masa disminuye. ¿Cuánto? En una cantidad igual a la masa de los electrones que se han perdido. Cuando un objeto adquiere una carga negativa, gana electrones y también la masa de ellos. (Las masas implicadas son increíblemente pequeñas, comprarlas con las masas delos objetos. Para un globo friccionado contra tu pelo, por ejemplo, los electrones adicionales en el globo constituyen menos de una mil millonésima de millonésima de millonésima de millonésima de la masa del globo.) 16. Estrictamente hablando, ¿una moneda será un poco más masiva cuando tiene carga negativa o cuando tiene carga positiva? Explica por qué. La moneda será un poco más masiva con una carga negativa, pues tendrá más electrones que en estado neutro, Si fuera positivamente cargada, sería un poco más ligera debido a los electrones perdidos. 17. En un cristal de sal hay electrones y iones positivos. ¿Cómo se compara la carga neta de los electrones con la carga neta de los iones? Explica por qué. El cristal en su conjunto tiene una carga neta de cero, de modo que se contrarrestar cualquier carga negativa en una parte con una carga positiva en otra. Así, la carga neta negativa de los electrones tiene la misma magnitud de la carga neta de los iones. (Este equilibrio de cargas positivas y negativas en el cristal es casi perfecto, pero no del todo, porque el cristal puede ganar o perder unos cuantos electrones adicionales.) 18. ¿Cómo puedes cargar negativamente un objeto sólo con la ayuda de otro objeto con carga positiva? Por inducción: lleva el objeto positivamente cerca del objeto a cargar y el lado opuesto de este se volverá positivamente cargado. Entonces, si tocas el lado lejano, suprimirás esta carga porque los electrones fluirán de tu cuerpo a la carga positiva. Retira tu dedo y el objeto tendrá carga negativa (Curiosamente, tocar cualquier lado del objeto producirá el mismo resultado.) 19. Es relativamente fácil sacar los electrones externos de un átomo pesado, como el de uranio (que entonces se transforma en un ion uranio); pero es muy difícil sacar sus electrones internos. ¿Por qué crees que sea así? Para los electrones externos, la fuerza atractiva del núcleo es cancelada en gran parte por la fuerza repulsiva de los electrones internos, que deja una fuerza sobre los electrones externos muy similar a la fuerza sobre el único electrón en un átomo de hidrogeno. Por otra parte, para los electrones internos, todos los electrones más lejanos del núcleo no ejercen ninguna neta (esto es parecido a la situación en la Tierra, donde solo la parte inferior del planeta, no la parte superior, ejerce una fuerza gravitatoria sobre un trozo de materia enterrado profundamente en ella). Así, los electrones internos reciben la fuerza plena del núcleo y exigen una gran cantidad de energía para removerlos. Sacar todos los electrones de un átomo pesado es en especial difícil. Solo en años recientes investigadores de la Universidad de California en Berkley tuvieron éxito en sacar todos los electrones de los átomos de elementos pesados como el uranio.

20. Cuando un material se frota contra otro, los electrones saltan con facilidad entre ambos, pero no los protones. ¿Por qué? (Piensa en términos atómicos.) Los electrones son fácilmente desplazados de las regiones exteriores de los átomos, pero los protones se sujetan con fuerza dentro del núcleo. 21. Si los electrones fueran positivos y los protones fueran negativos, ¿la ley de Coulomb se escribiría igual o diferente? No, se escribiría igual.