Question

Dado el sistema de cargas de la figura, determina la fuerza que experimenta q2, el
sistema de referencia está expresado en metros.

Answer 1

La fuerza que experimenta $q_{2}$ es de 0.016 N.

Dado el sistema de cargas de la figura, se procede a hacer el cálculo de la fuerza neta que actúa sobre $q_{2}$

La fuerza entre dos cargas se calcula de la siguiente manera:

$F_{12}$ = $\frac{k*q1*q2}{r^{2} }$

Donde k es la constante de proporcionalidad y tiene un valor de $\frac{9*10^{9}*N*m^{2}  }{r^{2} }$. $q_{1}$ y $q_{2}$ son las cargas puntuales y r es la distancia entre las cargas en metros.

Ahora, calculamos la fuerza que ejerce $q_{1}$ sobre $q_{2}$:

$F_{12}$ = $\frac{9*10^{9}*8*10^{-6}*4*10^{-6}}{6^{2} }$

$F_{12}$ = 0.008 N

Debido a que $q_{1}$ y $q_{2}$ son cargas con polaridades opuestas, dichas cargas se atraen y por ello, la fuerza que ejerce $q_{1}$ sobre $q_{2}$ va en dirección hacia la izquierda. En el cálculo anterior no se tomó en consideración el signo negativo de $q_{1}$ porque sólo es necesario para el análisis que se hizo atrás.

Ahora, calculamos la fuerza que ejerce $q_{3}$ sobre $q_{2}$:

$F_{12}$ = $\frac{9*10^{9}*4*10^{-6}*2*10^{-6}}{3^{2} }$

$F_{12}$ = 0.008 N

Debido a que $q_{3}$ y $q_{2}$ son cargas con polaridades iguales, dichas cargas se repelen y por ello, la fuerza que ejerce $q_{3}$ sobre $q_{2}$ va en dirección hacia la izquierda.

Ahora, como ambas fuerzas van en dirección hacia la izquierda, sumamos ambas fuerzas para hallar la fuerza neta que experimenta $q_{2}$:

$F_{N}$ = $F_{12}$ + $F_{32}$ = 0.008 N + 0.008 N = 0.016 N.

La fuerza que experimenta $q_{2}$ es de 0.016 N.