Fuerza eléctrica: Ley de Coulomb
CN.F.5.1.43. Conceptualizar la ley de Coulomb en función de cuantificar con qué fuerza se atraen o se repelen las cargas eléctricas y determinar que esta fuerza electrostática también es de naturaleza vectorial.
- Vida cotidiana: Si acercas un globo, una funda plástica o tu ropa a otro objeto, la ley de Coulomb te ayuda a explicar por qué aparece atracción o repulsión según la carga y la distancia.
- Contexto social / académico: En electrónica y diseño de equipos, la ley de Coulomb permite analizar cómo interactúan cargas eléctricas para evitar descargas, interferencias o fallas en dispositivos.
Tú educador proyectará una imagen oculta relacionada con el nuevo tema de estudio, que lo encontrará en el siguiente botón.
Ustedes deberán decir números para ir descubriendo poco a poco distintas partes de la imagen, hasta identificar qué objeto, fenómeno o elemento aparece.
Cuando logren descubrirla, respondan las siguientes preguntas:
- ¿Qué crees que tiene que ver esta imagen con el nuevo tema que vamos a estudiar?
- ¿Qué idea, concepto o fenómeno físico te hace recordar esta imagen?
5 minutos para desarrollar la etapa
En 10 minutos, realiza la siguiente lectura sobre la ley de Coulomb; fíjate en los conceptos y ejercicios resueltos.
Durante los próximos 10 minutos, presta atención a la explicación de tu educador sobre la Ley de Coulomb. Aprovecha este momento para aclarar dudas, profundizar en las ideas que leíste y escucha con atención y participa si tienes preguntas o comentarios.
En 10 minutos elabora un formulario que incluyan las fórmulas y constantes necesarias para aplicar en la Ley de Coulomb, guarda este formulario en una carpeta ya que a lo largo de este ciclo escolar lo utilizaremos para diversas actividades.
Para la construcción de esta maqueta, necesitaras:
- Papel aluminio
- Hilo
- 1 regla
- Palos pequeños de madera
Basándose en este tutorial, construyan un modelo similar al que se muestra en el video.
Al finalizar, revisen si el modelo funciona correctamente, frotando la regla contra su cabello generando estática; colocandola al costado y en medio de las bolas de aluminio.
Del experimento anterior, asuman que la bola de aluminio 1 representa una carga de +4 µC y que la bola de aluminio 2 representa una carga de −2 µC.
Luego, coloquen ambas bolas a una distancia de 0,30 m entre sí.
Con estos datos, calculen la fuerza eléctrica entre las dos cargas aplicando la ley de Coulomb.
Finalmente, indiquen si la fuerza es de atracción o repulsión y expliquen por qué.
En 10 minutos, observa los siguientes videos sobre el principio de superposición de cargas; fíjate en los conceptos y ejercicios resueltos.
Para la siguiente actividad, necesitaras:
- Plastilina
- Palos de pincho
- Una base de madera o cartón
En grupos de 2, elaboren una maqueta 3D que replique lo mejor posible la imagen presentada.
Deben cuidar la ubicación de las cargas, las distancias, los ejes y la dirección de las fuerzas.
La réplica más fiel y mejor elaborada ganará 20 Krugs.
Utilizando la maqueta anterior, calcula la fuerza sobre q3, si q1=q2=1uC, q3=2uC.
Ingresa al simulador y realiza las combinaciones de cargas y distancias indicadas en la hoja guía.
En cada caso, observa el comportamiento de la fuerza eléctrica entre las cargas y registra los valores correspondientes.
Luego, compara los resultados obtenidos para identificar cómo cambia la fuerza cuando varía el valor de las cargas y cuando cambia la distancia entre ellas. Anota los resultados y cálculos en la hoja guía.
200 minutos para desarrollar la etapa
En una práctica realizada en Kruger Cuenca, Nico Bell frota un globo contra la cabeza de un estudiante, provocando que ambos cuerpos queden electrizados.
Supón que, después de frotarlos, el globo adquiere una carga de −4 µC y el cabello del estudiante una carga de +2 µC. En cierto momento, ambos se encuentran separados por una distancia de 0,20 m.
Con estos datos, realiza lo siguiente:
- Identifica si entre el globo y el cabello se produce atracción o repulsión
- Calcula la magnitud de la fuerza electrostática entre las cargas usando la ley de Coulomb
- Indica la dirección y el sentido de la fuerza sobre cada cuerpo
IMPORTANTE:
No solo se calificará el desarrollo de los cálculos, sino también la comprensión del fenómeno, la correcta identificación de la atracción o repulsión
10 minutos para desarrollar la etapa
NEE – Agregar el tipo de adaptaciones curriculares
Principio II: Pautas 6.1 – 6.3 – 6.4
Principio III: Pautas 7.1 – 8.1 – 9.1
ALUMNO 1: Constante monitoreo. Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 2: Constante monitoreo, Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 3: Constante monitoreo. Corroborar que el contenido entregado en clase haya sido comprendido por la estudiante mediante retroalimentación.