Considera tre cariche allineate: Q1 = -2.5
Categoria: FISICA |
Testo del Quesito:
Considera tre cariche allineate: Q1 = -2.5 x 10^-9 C, Q2 = 3,0 x 10^-9 C e Q3 = 2,5 x 10^-9 C. La distanza tra Q1 e Q2 è uguale alla distanza tra Q2 e Q3 e vale r = 12,0 cm. Traccia le forze che agiscono sulla carica centrale Q2 e determina direzione, verso e intensità della forza risultante su Q2.
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:
In questo esercizio ci viene fatta questa richiesta: “Considera tre cariche allineate Q1 = -2.5, Q2 e Q3”. .Rappresentata graficamente la situazione per avere un’idea più chiara della forze che agiscono sulla carica 2, la risoluzione dell’esercizio si riduce al calcolo delle singole forze esercitate da Q1 e Q3 su Q2 e alla loro somma algebrica (direzione e verso coincidono).
Risoluzione dell’Esercizio:
Rappresento graficamente la situazione per avere un’idea più chiara della forze che agiscono sulla carica 2 ($\vec F_{32}$ è di tipo repulsivo, mentre $\vec F_{12}$ è di tipo attrattivo )
Determino i valori dei moduli delle forze:
$$F_{12}=k_0\frac{Q_1Q_2}{r^2}
=8,988\times10^9\frac{Nm^2}{C^2}\times$$
$$\times\frac{2,5\times10^{-9}C\times3,0\times10^{-9}C}{(0,12m)^2}=$$
$$=4,68\times10^{-6}N$$
$$F_{32}=k_0\frac{Q_3Q_2}{r^2}
=8,988\times10^9\frac{Nm^2}{C^2}\times$$
$$\times\frac{2,5\times10^{-9}C\times3,0\times10^{-9}C}{(0,12m)^2}=$$
$$=4,68\times10^{-6}N$$
Dato che la direzione è data dalla retta che unisce le tre cariche e il verso delle due forze è concorde:
$$F_{tot}=F_{12}+F_{32}=$$
$$=(4,68+4,68)\times10^{-6}N=9,36\times10^{-6}N$$
Direzione: retta che unisce le tre cariche; Verso: da Q2 a Q1
