responde esta pregunta con sus paso.
En los vértices de un triángulo equilátero existen tres cargas,
según se muestra en la figura P23.7. a) Calcule el campo eléctrico en la posición de la carga de 2.00 mC debido al campo de
las cargas de 7.00 mC y de 4.00 mC. b) Utilice la respuesta del
inciso a) para determinar la fuerza ejercida sobre la carga de
2.00 mC.
a) Para calcular el campo eléctrico en la posición de la carga de 2.00 mC, debido al campo de las cargas de 7.00 mC y de 4.00 mC, podemos utilizar la ley de Coulomb y el principio de superposición. La ley de Coulomb nos dice que la fuerza eléctrica entre dos cargas se rige por la siguiente fórmula:
F = k * (q1 * q2) / r^2
donde k es la constante de Coulomb (8.99 x 10^9 N*m^2/C^2), q1 y q2 son las cargas en cuestión y r es la distancia entre ellas.
En este caso, la carga de 2.00 mC está ubicada a la misma distancia de las cargas de 7.00 mC y 4.00 mC, y estas cargas están a una distancia de 1/√3 veces el lado del triángulo equilátero (ya que las cargas están ubicadas en los vértices del triángulo equilátero). Entonces, podemos calcular la fuerza eléctrica neta sobre la carga de 2.00 mC por cada una de las cargas y sumarlas vectorialmente para obtener la fuerza eléctrica neta:
F_2 = F_7 + F_4
Para la carga de 7.00 mC:
F_7 = k * [(q_7 * q_2)/r^2] * r^/3 = k * [(7.00 x 10^-6 C * 2.00 x 10^-6 C)/(r^/3)^2] * r^/3
Para la carga de 4.00 mC:
F_4 = k * [(q_4 * q_2)/r^2] * r^/3 = k * [(4.00 x 10^-6 C * 2.00 x 10^-6 C)/(r^/3)^2] * r^/3
Entonces, podemos calcular la suma vectorial de estas dos fuerzas eléctricas:
F_2 = F_7 + F_4
F_2 = 2(k * (4.00 x 10^-6 C)/(r^2) + k * (7.00 x 10^-6 C)/(r^2))
F_2 = 2(k * (11.00 x 10^-6 C)/(r^2))
F_2 = (2 * 8.99 x 10^9 N*m^2/C^2) * (11.00 x 10^-6 C)/(r^2)
F_2 = 197.78 N/C
Entonces, el campo eléctrico en la posición de la carga de 2.00 mC debido al campo de las cargas de 7.00 mC y de 4.00 mC es de 197.78 N/C.
b) Para determinar la fuerza ejercida sobre la carga de 2.00 mC, podemos utilizar la siguiente fórmula:
F = q * E
donde F es la fuerza eléctrica, q es la carga y E es el campo eléctrico.
Entonces, podemos utilizar la respuesta del inciso a) para calcular la fuerza ejercida sobre la carga de 2.00 mC:
F = 2.00 x 10^-6 C * 197.78 N/C
F = 0.3956 N
Entonces, la fuerza ejercida sobre la carga de 2.00 mC es de 0.3956 N.