Question

Los iones (moléculas cargadas eléctricamente) son los responsables de formar la materia por medio de fuerzas eléctricas de atracción y repulsión entre ellas.
1. Lee con atención la siguiente situación:
Tres iones se encuentran en el espacio según la figura mostrada:
Los iones tienen las siguientes cargas eléctricas:
Ion1: 4mC (miliCoulomb)
Ion2: -3mC
Ion3: 5mC
En cierto instante la distancia entre el ión1 y el 2 es de 1μm (1x10-6 m) y la distancia entre el ion 2 y el 3 es de 2μm (1x10-6 m).
2. Calcula la fuerza entre los iones 1 y 3
Recuerda que lo que nos permite medir la fuerza entre los iones 1 y 3 es la fórmula de la ley de Coulomb
Te recomendamos:
- Revisar el ejemplo del tema 1 de la unidad 2 de este módulo, así como el video que se encuentra en la siguiente dirección: https://www.youtube.com/watch?v=qpQkmsXu1Eo
- Anotar los valores de cada elemento de la fórmula.
- Sustituir los valores.
2.1 Realiza las operaciones necesarias para conocer cuál es la fuerza entre el ion 1 y el ion 3 y anota el resultado.
2.2 Con base en el resultado obtenido indica si estos iones se atraen o se repelen y explica por qué.
3. Ahora, calcula la fuerza entre los iones 2 y 3.
3.1 Realiza las operaciones necesarias para conocer cuál es la fuerza entre el ion 2 y el ion 3 y anota el resultado.
3.2 Con base en el resultado obtenido indica si estos iones se atraen o se repelen y explica por qué.
4. Responde los siguientes cuestionamientos considerando las atracciones y repulsiones que sufre el ion 3, así como los valores de dichas fuerzas.
4.1 ¿Hacia dónde se va el ion 3 cuando se relaciona su fuerza con el ion 1, izquierda o derecha? Toma como referencia la figura donde se representan los iones y recuerda que la carga de ambos es positiva.
4.2 ¿Hacia dónde se va el ion 3 cuando se relaciona su fuerza con el ion 2, izquierda o derecha? Recuerda tomar como referencia la figura donde se representan los iones y no olvides que la carga del ion 2 es negativa y la del ion 3 es positiva.

Answer 1

1. Lee con atención la siguiente situación: Tres iones se encuentran en el espacio según la figura mostrada: Los iones tienen las siguientes cargas eléctricas: 

Ion1: 4mC (miliCoulomb) 
Ion2: -3mC 
Ion3: 5mC 

En cierto instante la distancia entre el ión 1 y 2 es de 1μm (1x10-6 m) y la distancia entre el ion 2 y 3 es de 2μm (1x10-6 m). 

Supondré que la gráfica es: 

--------------------------------
(1)             (2)              (3)

2. Calcula la fuerza entre los iones 1 y 3 
La fórmula que utilizaremos es la siguiente:

              $\boxed{F_{xy}=9\times 10^9\cdot \dfrac{q_x\times q_y}{d_{xy}^2}}$

2.1 Realiza las operaciones necesarias para conocer cuál es la fuerza entre el ion 1 y el ion 3 y anota el resultado. 

             $F_{1,3}=9\times 10^9\cdot \dfrac{q_1\times q_3}{d_{1,3}^2}\\ \\ F_{1,3}=9\times 10^9\cdot \dfrac{4\cdot 10^{-3}\times 5\cdot 10^{-3}}{(3\cdot 10^{-6})^2 }\\ \\ \boxed{F_{1,3}=2\times 10^{16}\text{ N} }$

2.2 Con base en el resultado obtenido indica si estos iones se atraen o se repelen y explica por qué. 

R: los iones 1 y 3 tienen cargas positivas y por ello se repelen, el resultado solo indica con qué fuerza se repelen

3. Ahora, calcula la fuerza entre los iones 2 y 3. 

3.1 Realiza las operaciones necesarias para conocer cuál es la fuerza entre el ion 2 y el ion 3 y anota el resultado. 

            $F_{2,3}=9\times 10^9\cdot \dfrac{q_2\times q_3}{d_{2,3}^2}\\ \\ F_{2,3}=9\times 10^9\cdot \dfrac{-3\cdot 10^{-3}\times 5\cdot 10^{-3}}{(2\cdot 10^{-6})^2 }\\ \\ \boxed{F_{2,3}=-3.375\times 10^{16}\text{ N} }$

3.2 Con base en el resultado obtenido indica si estos iones se atraen o se repelen y explica por qué. 

R: Los iones 2 y 3 se atraen ya que sus cargas tienen signos opuestos.

4. Responde los siguientes cuestiones considerando las atracciones y repulsiones que sufre el ion 3, así como los valores de dichas fuerzas. 

4.1 ¿Hacia dónde se va el ion 3 cuando se relaciona su fuerza con el ion 1, izquierda o derecha? Toma como referencia la figura donde se representan los iones y recuerda que la carga de ambos es positiva. 

R: Ya que tienen el mismo signo de carga y ambos se repelen, el ion 3 se va hacia la derecha con respecto al ion 1.

4.2 ¿Hacia dónde se va el ion 3 cuando se relaciona su fuerza con el ion 2, izquierda o derecha? Recuerda tomar como referencia la figura donde se representan los iones y no olvides que la carga del ion 2 es negativa y la del ion 3 es positiva.

R: Ya que los iones 2 y 3 son de cargas opuestas, estas se atraen, por lo tanto, el ion 3 se va hacia la izquierda con respecto a la carga 2.