Forza di Coulomb e Forza di Newton, problemi svolti

Fisica: forze elettriche e campi elettrici

Problemi svolti Ottobre 2021

Interazioni a confronto: forza di Coulomb e forza gravitazionale

⋅• = ⋅• =

Problema 1

= 0,03 Due sfere identiche, ciascuna di massa sono appese ad un gancio con fili inestensibili di = 30 .lunghezza Su entrambe le sfere è stata distribuita la stessa carica elettrica q. Il filo di ciascuna forma un angolo di 7° con la verticale.

• Omettendo l’attrazione gravitazionale fra esse. Calcolare il valore di q sia considerando che
• Cosa accade se una delle due sfere viene caricata con carica doppia?

Problema 2

Una particella di carica q viaggia con velocità costante seguendo un moto rettilineo. Entra0successivamente in una regione interessata da un campo elettrico E costante ed uniforme, orientato come la normale alla direzione di moto.

• Calcolare la forza agente sulla carica elettrica e studiarne la traiettoria  = 1, = 1, = 1, = 1/.

Per lo svolgimento fare riferimento ai seguenti dati: 0

Problema 1

= 0,03 Due sfere identiche, ciascuna di massa sono appese ad un gancio con fili inestensibili di = 30 .lunghezza Su entrambe le sfere è stata distribuita la stessa carica elettrica q. Il filo di ciascuna forma un angolo di 7° con la verticale.

• Omettendo l’attrazione gravitazionale fra esse. Calcolare il valore di q sia considerando che
• Cosa accade se una delle due sfere viene caricata con carica doppia?

Svolgimento

In condizioni di equilibrio elettrostatico le due cariche vengono a trovarsi ai vertici di un triangolo equilatero isoscele di lato l. Essendo dotate di massa sono soggette anche alla forza peso P=mg e all’attrazione di tipo gravitazionale.

Valutiamo la carica q presente sulle sfere prendendo in considerazione anche la forza gravitazionale.

Il sistema è simmetrico rispetto alla verticale quindi basta considerare solo una carica per i digramma di corpo libero. Assumiamo un riferimento ortogonale con origine nella carica di sinistra e scomponiamo la tensione T agente lungo il filo, nelle due direzioni x e y come in figura:

Dati

= 0,30 = 0,03 = 27° = 0,073−11 2 2( ) = 6.67 ⋅ 10 ⋅ /9 2 2( ) = 8,99 ⋅ 10 ⋅ /

Forze agenti in direzione x

• = forz