¿Qué sucede cuando frotas un globo en tu cabello y luego lo acercas a una pared?

1. Al frotar el globo en el cabello se transfieren electrones: el globo adquiere carga eléctrica neta (normalmente negativa) y el cabello queda con carga positiva.
2. Al acercarlo a la pared, el globo atrae a las cargas de signo opuesto que hay en la superficie (atracción electrostática por inducción).
3. El globo se pega a la pared y, al retirarlo, deja un rastro de partículas de polvo, ya que también atrae materia neutra.

¿Cómo explicarías a alguien la idea de que cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen?

1. La ley de Coulomb da la magnitud de la fuerza entre dos cargas: \left|F\right| = k_e \dfrac{\left|q_1\,q_2\right|}{r^2}.
2. El signo de esa fuerza depende de los signos de q_1 y q_2: si q_1q_2 > 0 (cargas del mismo signo) la fuerza es repulsiva; si q_1q_2 < 0 (cargas de signo opuesto) es atractiva.
3. En el caso atractivo, los vectores fuerza apuntan uno hacia el otro (hacia adentro del segmento que los une); en el repulsivo, ambos apuntan hacia afuera.
4. La fuerza cumple la tercera ley de Newton: \vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}, por eso \left|F_1\right| = \left|F_2\right|, como muestra el esquema de la página.

Dos cargas q_1 = +3 \times 10^{-6}\,\text{C} y q_2 = +5 \times 10^{-6}\,\text{C} están separadas por r = 0,15\,\text{m}. Con k_e = 8,99 \times 10^{9}\,\text{N}\cdot\text{m}^{2}/\text{C}^{2}, calcula la magnitud de la fuerza eléctrica y determina si es atractiva o repulsiva.

1. Sustituyo en la ley de Coulomb: \left|F\right| = k_e \frac{\left|q_1 \times q_2\right|}{r^{2}} = (8,99 \times 10^{9})\,\frac{\left|(+3 \times 10^{-6})(+5 \times 10^{-6})\right|}{(0,15)^{2}}
2. Calculo el producto de las cargas: \left|q_1 q_2\right| = 15 \times 10^{-12}\,\text{C}^{2}.
3. Elevo la distancia al cuadrado: r^{2} = 0,15^{2} = 0,0225\,\text{m}^{2}.
4. Divido: \dfrac{15 \times 10^{-12}}{2,25 \times 10^{-2}} = 6,67 \times 10^{-10}\,\text{C}^{2}/\text{m}^{2}.
5. Multiplico por k_e: \left|F\right| = (8,99 \times 10^{9})(6,67 \times 10^{-10}) = 5,99\,\text{N} \approx 6,0\,\text{N}.
6. Como ambas cargas son positivas, q_1q_2 > 0: la fuerza es repulsiva.