NO ME SALEN
   (APUNTES TEORICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
   ELECTRICIDAD

 

 

Nee 18* - Un plano infinito se carga eléctricamente generando un campo eléctrico uniforme de 10.000 V/m. Hallar la energía cinética que adquiere por acción del campo eléctrico de un cuerpo (inicialmente en reposo) cuya carga eléctrica neta es equivalente a la de 2 electrones al haber recorrido 50 cm.

   a) 50 keV    b) 10 keV      c) 20 keV 
   d) 5 keV      e) 2 keV        f)
1 keV 

Este ejercicio es bastante sencillo si recordamos uno de los pilares de la mecánica: el trabajo de la resultante es igual a la variación de energía cinética:

LRes = ΔEC

Donde la resultante es la fuerza eléctrica, FE, que recibe la carga por hallarse dentro del campo, E, y su trabajo es el módulo de esa fuerza por el desplazamiento que provoca, Δx, los 50 cm. Te lo escribo en una fórmula:

LRes = FE . Δx

Tal vez protestes porque en la definición de trabajo está faltando el coseno del ángulo que forman la fuerza con el desplazamiento, pero siendo que la carga se suelta desde el reposo, no cabe duda que el desplazamiento y la fuerza forman un ángulo de cero grados y su coseno vale 1.

Por otro lado, deberás recordar la definición de campo eléctrico, E, que es el cociente entre la fuerza que recibe una carga, FE, y el valor de la carga, q, de modo que:

FE = E . q

Y por último: como la energía cinética inicial es nula (el cuerpo se suelta desde el reposo) la variación de energía cinética es igual a la energía cinética que pregunta el enunciado, o sea, la adquirida luego de desplazarse los 50 centímetros.

Ahora juntamos todo en una única expresión:

EC = E . q . Δx

Reemplazamos los valores aportados por el enunciado:

EC = 10.000 V/m . 2e- . 0,5 m

EC = 1.000 eV

 

 

EC = 1 keV opción f)
   

Te habrás dado cuenta que la carga del cuerpo cargado la expresé en electrones, e-, y no en coulombs, C. El motivo fue que las respuestas posibles venían todas en eV, que es justamente el producto de las unidades e- y V (volt).

   
*Este ejercicio formó parte del 2do. parcial de Biofísica tomado en junio de 2017.
   

 

 

 
 
 
Desafío: ¿Y en joules?  
   
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