11 esercizi sulla legge di Coulomb (con soluzioni)

Hai qualche dubbio? 🤔

Scopri i nostri Tutor 🎓, scegli quello più adatto a te e prenota una lezione quando vuoi 📅

Questa raccolta di esercizi svolti si propone di approfondire la comprensione della legge di Coulomb, che rappresenta uno dei fondamenti dell’elettrostatica. La legge enuncia che la forza elettrica tra due cariche puntiformi è direttamente proporzionale al prodotto delle loro cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza che le separa. In altre parole, maggiore è il prodotto delle cariche, più intensa sarà l’interazione, mentre un aumento della distanza comporterà una rapida diminuzione della forza.

Gli esercizi qui presentati spaziano da semplici problemi di calcolo diretto fino a configurazioni complesse, che richiedono una visione più approfondita delle implicazioni vettoriali della forza elettrica. Ogni esercizio è corredato da spiegazioni dettagliate, schematiche rappresentazioni e passaggi analitici che illustrano con chiarezza come applicare la legge di Coulomb in situazioni variegate.

Questa raccolta è pensata per studenti di scuole superiori e appassionati di scienze fisiche che desiderano approfondire le proprie conoscenze e migliorare le proprie capacità di problem-solving. Speriamo che vi sia utile nel vostro percorso di studio e vi fornisca una solida base per affrontare con sicurezza le sfide poste dalla termodinamica. Buono studio!

Non perdere tempo a cercare formule sparse sul web! 📚 Consulta e scarica i PDF dei nostri formulari!

Avete trovato qualche refuso? Scriveteci pure: info@gophysics.it

Se desiderate consolidare le basi per l’università e diventare davvero forti in questi argomenti, suggeriamo di approfondire gli esercizi sulla forza elettrostatica e sul campo elettrico di QuiSiRisolve 👨‍🎓

Esercizi svolti sulla legge di Coulomb

Sulla conservazione della carica elettrica

Un oggetto metallico posto su un supporto isolante ha una carica $Q_{ini} = - 2,1 \ \mu C$ . Una bacchetta di ebanite carica negativamente viene messa in contatto e trasferisce alcuni elettroni in eccesso alla sfera. Se la carica finale della sfera è $Q_{fin} = - 3,2 \ \mu C$ :

Calcola il numero di elettroni che sono stati trasferiti

[ $n = 6,88 \cdot 10^{12}$ ]

Soluzione

Sulla conservazione della carica elettrica in un sistema di cariche

Tre sfere di metallo di carica rispettivamente $2,2 \ \mu C$ , $3,5 \ \mu C$ e $- 4,1 \ \mu C$ sono messe in contatto

Calcola la carica di ciascuna sfera una volta che vengono separate
Calcola il numero di protoni che possiede ciascuna sfera

[ $q = 0,53 \ \mu C$ , $n = 3,3 \cdot 10^{12}$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb tra due sfere cariche

Due sfere di metallo di carica uguale hanno un numero di elettroni in eccesso pari a $n = 2,5 \cdot 10^{12}$ . Supponendo che gli oggetti di metallo si trovano ad una distanza $r = 1,3 \cdot 10^{-3} \ m$ :

Calcola la forza che si esercita tra le due sfere

[ $F = 213 \ N$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb e la forza peso

Due sfere identiche cariche positivamente si trovano in equilibrio ad una distanza $r = 1,3 \cdot 10^{-2} \ m$ . Una delle due sfere fluttua in aria per effetto della forza di Coulomb. Assumendo che la carica sia $q = 8,7 \ \mu C$ :

Calcola la massa m delle cariche

[ $m = 4,0 \cdot 10^3 \ kg$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb, la forza peso e la tensione

Una sfera di massa $m = 180 \ g$ e carica $Q_1 = 5,5 \cdot 10^{-7} \ C$ è appesa ad una fune fissata sul soffitto. Ad una distanza $r = 1,3 \ m$ è posta una seconda sfera di massa trascurabile, fissa sul pavimento e di carica $Q_2 = - 8,9 \cdot 10^{-7} \ C$ , come mostrato in figura:

Calcola la tensione della fune

[ $T = 1,8 \ N$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb e l’attrito

Un oggetto metallico di carica $q = 2,5 \ \mu C$ e di massa $m = 280 \ kg$ è libero di strisciare su un piano orizzontale scabro con coefficiente di attrito statico $\mu_s$ . Ad un certo istante $t = 0 \ s$ , un secondo oggetto metallico di uguale carica viene fissato ad una distanza $r = 1,2 \cdot 10^{-2} \ m$ , come mostrato in figura:

Calcola il massimo valore del coefficiente di attrito statico

[ $\mu_s = 0,14$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb in un sistema di cariche

Tre cariche puntiformi $q_1=5,0 \ \mu C$ , $q_2 = - 4,0 \ \mu C$ e $q_3 = 11,0 \ \mu C$ hanno, rispettivamente, le seguenti coordinate $(0 ; 0) \ m$ , $(2,0 ; 0) \ m$ e $(0 ; 2,5) \ m$ come mostrato in figura:

Calcola l’intensità della forza elettrostatica a cui è sottoposta la carica che si trova nell’origine

[ $F = 0,09 \ N$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb applicata a tre cariche

Tre cariche puntiformi positive ed identiche sono disposte ai vertici di un triangolo equilatero di lato $d = 4 \ cm$ come mostrato in figura. Sia $q = 1,5 \ \mu C$ :

Calcola l’intensità, la direzione ed il verso della forza elettrostatica a cui è sottoposta la carica (3)

[ $F = 21,8 \ N$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb e l’equilibrio elettrostatico

Due cariche puntiformi di carica, rispettivamente, $Q_1 = 2,5 \ \mu C$ e $Q_2 = 9,5 \ \mu C$ sono disposte ad una distanza pari ad $r = 15 \ cm$ , come mostrato in figura:

Trova la posizione di equilibrio elettrostatico lungo r di una terza carica elettrica positiva

[ $x = 1,1 \ cm$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb e la tensione

Due sfere metalliche identiche di carica $q$ sono appese a due fili verticali di lunghezza $d = 10 \ cm$ . I fili sono fissati al soffitto in due punti $A$ e $B$ distanti tra loro $x = 1,0 \ cm$ . All’equilibrio i due fili formano un angolo $\theta$ rispetto alla verticale per effetto della forza di Coulomb. Assumendo che la massa della due sfere sia pari a $m = 26 \ g$ e la tensione della fune sia $T = 0,83 \ N$ :

Calcola l’angolo $\theta$
Calcola il valore della carica $q$

[ $\theta = 72^{\circ}$ , $q = 1,9 \ \mu C$ ]

Soluzione

Sulla legge di Coulomb di un sistema di due cariche

Una sfera di carica $q_1 = 3,0 \ nC$ è appesa ad un filo di massa trascurabile. Ad un certo istante viene posta una seconda carica di $q_2 = -3,0 \ nC$ a distanza $r = 2,5 \ cm$ come mostrato in figura. Per effetto della forza di Coulomb, all’equilibrio il filo forma un angolo di $\theta = 25^{\circ}$ rispetto alla verticale.

Calcola la massa della sfera appesa al filo

[ $m = 2,8 \cdot 10^{-5} \ kg$ ]

Soluzione

Link utili

Wikipedia