Problemaspropuestosyresueltos:PartículacargadaenpresenciadecampoeléctricoPreparadopor:ProfesoraPilarCristinaBarreraSilvaTipler,volumen2,sextaediciónEjerciciocapítulo21Unelectrónsemueveenpresenciadeuncampoeléctricouniforme𝐸 = 1300𝑁/𝐶𝚤conunavelocidadinicialendirecciónhorizontalpositivadevalor1,50X106m/s.(a)halleladistanciarecorridaporelelectrónantesqueéstesedetengademaneramomentánea.(b)halleeltiemporequeridoporelelectrónparadetenerse.Solución:(a)Elelectrónsemueveenpresenciadeuncampoeléctricouniforme,loqueimplicaquesuaceleraciónesconstante,determinoestevalorapartirdelasegundaleydeNewton:

𝑎! = 𝐹!𝑚 =

−𝑒𝐸!𝑚 = −2,28𝑋10!"𝑚/𝑠!

Elsignonegativoindicaquelaaceleracióndelelectrónescontrariaaladelavelocidad,esdecirsevafrenandohastaquesedetiene.Ahoradeterminoladistanciarecorridaporelelectrónlacualcoincideconeldesplazamientodelmismo,tengoencuentaquelavelocidadfinaldelelectrónesigualacero.

∆𝑥 =𝑣!! − 𝑣!"!

2𝑎!= 4,93𝑋10!!𝑚 = 0,493 𝑐𝑚

(b)apartirde:𝑣! = 𝑣!" + 𝑎!𝑡despejandoeltiempo:t=6,58X10-9sFísicaResnik-Halliday,volumen2,terceraedición27-24Hallelamagnitudydireccióndeuncampoeléctricouniforme,detalformaquealubicarunelectrónenpresenciadeestecampoequilibreelpesodelmismo.Solución:

AplicandolaprimeraLeydeNewton,lafuerzadebidaalcampoeléctrico:𝐹! = −𝑒(−𝐸!);yaqueestafuerzadebeequilibrarelpeso.Sumandofuerzas:

𝑒𝐸! −𝑚𝑔 = 0despejando:𝐸! = 5,58𝑋10!!! 𝑁/𝐶

FísicaSerway,volumen2,terceraedición23-52Unelectrónselanzaconunángulode30,0osobrelahorizontalconunarapidezde8,20X105m/s,enunaregióndondehayuncampoeléctricoendirecciónverticalpositivaEy=390N/C.Notengaencuentalagravedadydetermine:(a)eltiempoqueletomaalelectrónllegarasualturainicial(b)lamáximaalturaalcanzadaporelelectrón.(c)sudesplazamientohorizontalcuandoalcanzalamáximaaltura

Solución:(a)Yaqueelcampoeléctricotienedirecciónpositivalaaceleracióndelelectrónes:

𝑎! =𝐹!𝑚 =

−𝑒𝐸!𝑚 = −6,85𝑋10!"𝑚/𝑠!

Primerodeterminoeltiempoparaqueelelectrónlleguealamáximaalturaapartirde:𝑣! = 𝑣!" + 𝑎!𝑡,tengoencuentaqueenlamáximaalturalacomponenteverticaldelavelocidadesnula:𝑡 =6,00X10-9s,eltiempototales:t=1,20X10-8s(b)lamáximaalturaalcanzadaporelelectrónes:𝑦!á!"#$ = 𝑣!"𝑡 +

!!!!

!= 1,23𝑋10!!𝑚

(c)lamitaddelalcancemáximoes:𝑥 = 𝑣!"𝑡=4,27X10-3mFísicaSerway,volumen2,terceraedición23.49UnprotónseproyectaenladirecciónpositivadelasxdentrodeunaregióndeuncampoeléctricouniformeendirecciónhorizontalEx=-6,00X105N/C.Elprotónrecorre7,00cmantesdellegaralreposo.Halle:(a)laaceleracióndelprotón.(b)larapidezinicialdelprotón.(c)eltiempoquetomaparallegaralreposo