Due corpi puntiformi dotati rispettivamente di carica
Categoria: FISICA |
Testo del Quesito:
Due corpi puntiformi dotati rispettivamente di carica q1 = -47 μC e q2 = 62 μC sono posti nel vuoto alla distanza d = 33 cm.
Calcola l’intensità della forza elettrostatica tra i due corpi e indica nella figura seguente direzione e verso della forza che agisce su ognuno.
Introduzione all’Argomento:
L’elettrostatica è una disciplina che studia le cariche elettriche statiche (hanno grandezza e posizione invariabili nel tempo), generatrici del campo elettrico. Quest’ultimo è una grandezza vettoriale generata da una carica Q nello spazio. In particolare, esso si definisce come rapporto tra la forza di Coulomb esercitata da una carica Q su una carica di prova q e la carica q stessa. Si tratta di un argomento fondamentale nello studio della fisica, in quanto, insieme a quello magnetico, costituisce il campo elettromagnetico, responsabile dei fenomeni di interazione elettromagnetica. Introdotto da Michael Faraday per spiegare l’interazione tra due cariche poste ad una certa distanza, il campo elettrico si propaga alla stessa velocità della luce e, nel Sistema Internazionale, si misura in N/C (Newton / Coulomb).
Analisi dell’Esercizio:
Analizziamo la situazione: abbiamo due corpi dotati rispettivamente di carica q1 e q2 che sono posti ad una certa distanza l’uno dall’altro. Abbiamo tutti i dati necessari per utilizzare la legge di Coulomb, quindi ci basterà sostituire i valori e ottenere il risultato richiesto. Rappresentando graficamente quanto ricavato ci verrà mostrata la natura attrattiva o repulsiva della forza elettrostatica. Abbiamo così visto che un esercizio apparentemente articolato, si è trasformato in una semplicissima applicazione di una formula basilare nello studio dell’elettrostatica. Questo ci insegna che bisogna sempre leggere il testo con attenzione e fare bene mente locale, in maniera tale da capire quali conoscenze ci sono necessarie.
Risoluzione dell’Esercizio:
L’intensità della forza elettrostatica tra i due corpi è data dalla legge di Coulomb, ovvero:
$$F=\frac{1}{4πε_{0}}\frac{q_1q_2}{d^2}$$
da cui:
$$F=9,0\times10^9\frac{Nm^2}{C^2}\times$$
$$\times\frac{(47\times10^{-6}C)(62\times10^{-6}C)}{(0,33m)^2}=241N$$
Trascuro i segni delle cariche perché non è necessario per determinare l’intensità della forza.
Il fatto che le due cariche siano di segno discorde, mi fa invece capire che la forza è di tipo attrattivo.
Indico ora nella figura direzione e verso della forza che agisce su ognuno:
