PAU-Selectividad, pregunta formulada por neeri7ka6tyajuangie, hace 1 año

3. Un péndulo consta de una esfera de 20 g, carga eléctrica desconocida y dimensiones
despreciables, que cuelga de un hilo de 1 m de longitud. Para determinar el valor de su carga
se coloca en un campo eléctrico uniforme y horizontal de E = 5,7·104
N C -1 y se observa que el hilo del péndulo se coloca formando 45 o con la vertical.

a) Dibuje en un esquema el campo eléctrico y todas las fuerzas que actúan sobre la esfera y
explique, cualitativamente, cómo ha cambiado la energía del péndulo al aplicar el campo eléctrico.

b) Calcule el valor de la carga de la esfera y de las fuerzas que actúan sobre ella.
g = 9,8 m s-2

Prueba de Selectividad, Andalucia, Septiembre 2015-2016 (Suplementario) FISICA

Respuestas a la pregunta

Contestado por Osm867

a) Dibuje en un esquema el campo eléctrico y todas las fuerzas que actúan sobre la esfera y explique, cualitativamente, como ha cambiado la energía del péndulo al aplicar el campo eléctrico.

El esquema con el campo eléctrico y las fuerzas que actúan sobre la esfera se observan en la imagen adjunta.

De acuerdo a un balance de energía se tiene que al inicio la energía de la esfera es cero debido a que no existe ni energía cinética ni potencial, pero al entrar el campo eléctrico en acción la esfera se mueve alcanzando un ángulo con la horizontal, esto le da a la esfera una energía por el campo eléctrico y otra conocida como energía potencial debido a que adquiere una cierta altura con respecto a la referencia que es su posición inicial.

b) Calcule el valor de la carga de la esfera y de las fuerzas que actúan sobre ella.

Para determinar el valor de la carga se aplica una sumatoria de fuerzas en los ejes vertical y horizontal.

∑Fy = 0

Ty – mg = 0

TY = mg

Datos:

mg = 0,02*9,8 = 0.196 N

Ty = T*Sen(45º)

Sustituyendo en la ecuación:

T*Sen(45º) = 0.196

T = 0,277 N

∑Fx = 0