Campo elettrico tra tre cariche

Melissa110
Tre cariche elettriche q[size=75]1[/size]= 5 C q[size=75]2[/size]= -3C q[size=75]3[/size]= 6C sono disposte ai vertici di un triangolo equilatero di lato= 2 m. Calcolare il campo elettrico nel punto medio di ciascun lato.

Per piacere mi aiutate a risolvere questo problema?? Non lo so proprio fare :(

Risposte
raff5184
inizia a posizionare le cariche su un sistema di riferiemnto xy. Se ti parla di campo risultante in un punto significa che devi fare la somma vettoriale dei campi dovuti alla 3 cariche in quel punto. Ricorda che ciascun campo è un vettore dunque per ciascino dei 3 campi e poi per il risultante devi trovare modulo, direzione e verso.Inizia a mettere su qualcosa e poi chiedi dove ti blocchi

adaBTTLS1
chiamiamo A,B,C i tre vertici, nell'ordine delle tre cariche. in un triangolo equilatero le tre mediane sono anche altezze, quindi la retta che unisce un vertice con il punto medio del lato opposto è perpendicolare a questo. ciò significa che ad esempio nel punto medio del lato AB i campi elettrici prodotti dalle prime due cariche hanno stessa direzione (e stesso verso, per cui si sommano) ed il campo prodotto dalla terza carica è perpendicolare ad esso (per la risultante si può applicare il teorema di Pitagora). analogamente per il punto medio di BC. per il punto medio di AC cambia solo che i due vettori aventi stessa direzione hanno verso opposto (si sottraggono) ed il campo prodotto dalla seconda carica è diretto verso il centro del triangolo anziché verso l'esterno.
dovresti perdere un po' di tempo a disegnare i nove vettori (anche in maniera approssimata, ma avendo ben chiari la direzione ed il verso).
ti conviene inizialmente non inserire il valore della costante, ma considerare le cariche e le distanze. ciao.

Melissa110
io avevo pensato a risolverlo in questo modo:
ad esempio per il campo elettrico nel punto medio delle cariche q1 q2:
E1=Kq1/(4ε₀π)d^2
E2=Kq2/(4πε₀)d^2
E3=Kq3/(4πε₀)(d^2-d/2^2)
E poi ho pensato poi di sommare i tre campi elettrici: Etot=E1+E2+E3
non è corretto cosi?

raff5184
EDIT: ho apportato delle modifiche ora dovrebbe andare bene

Le formule scrivile tra i simboli \$ cosi ti vengono in blu

1) $1/(4piepsilon_0)$ è proprio k, quindi o metti k o $1/(4piepsilon_0)$
2)in E3 non ho capito come scrivi la distanza
3) se, per E1 ed E2, quando scrivi $d^2$ con $d$ intendi $1 m$ allora va bene
4) mancano i versori e le componenti vettoriali dei campi

Io avrei fatto così:
1) scelgo il sistema di riferimento xy
2) pongo q1 e q2 nei vertici alla base AB del triangolo e chiamo H il punto medio di AB (q3 la metto in C), faccio coincidere H con l'origine del sistema di riferimento (ho preferito questa scelta per motivi di simmetria).
Il campo E1 in H vale:
$vecE_1=kq_1/(L/2)^2hatx$, direzione=asse x, con $L/2$ ho indicato la distanza $AH=1m$, mezzo lato per intenderci
E2 in H vale
$vecE_2=kq_2/(L/2)^2hatx$, direzione=asse x
Il campo E3 ha solo la componente lungo y in H ed è rivolto verso il basso perciò ho usato il versore -$haty$
$vecE_3=kq_3/((AC)/2sqrt3)^2(-haty)=kq_3/3(-haty)$

Il campo totale in H avrà modulo pari alla RADICE della somma dei quadrati dei moduli dei vettori componenti lungo x e lungo y (più facile a fare che a dirsi), verso pari alla composizione vettoriale dei versi e direzione lungo una retta con pendenza negativa negativa, che però non calcoliamo sebbene sia molto semplice da trovare.

Iniziamo a trovare il modulo* del campo totale:
$|vecE_T|=sqrt(|vecE_1+vecE_2|^2+|vecE_3|^2)=k*sqrt((5+3)^2+2^2)=k*sqrt68$ (nota che il campo $vecE3$ è negativo per via di quel -$haty$ ma facendo il modulo il segno non ci interessa più)

Concludendo scrivo il campo totale come somma di una componente lungo x (somma delle componenti dei campi E1 eed E2 che sono appunto diretti lungo x) ed una lungo y (dovuta al solo contributo di E3; E1 ed E2 non generano campi elettrici che nel punto H abbiano componenti verticali, lungo y):
$vecE_T=|E_(Tx)|*hatx+|E_(Ty)|(-haty)=[k(5+3)]hatx+[k2](-haty)$.
Giusto per fare una prova, se ora ci troviamo il modulo di $vecE_T$ cosi come l'ho scritto al rigo di sopra, ti trovi $|vecE_T|=sqrt(|vecE_x|^2+|vecE_y|^2)=ksqrt(64+4)$ ed è esattamente il valore che avevamo trovato prima

Tutto questo discorso si ripete per gli altri 2 punti medi


*ti ricordo che il modulo di un vettore $veca=a_xhatx+a_yhaty+a_zhatz$ si calcola come: $|veca|=sqrt(a_x^2+a_y^2+a_z^2)$


Immagino che la mia trattazione possa averti un pò spaventato soprattutto se sei alle prime armi. Ma ti garantisco che non è nulla di complicato devi soltanto capire 3 cose:
1 come sono diretti i campi nei punti in cui devi trovarli
2 come scomporli in componenti lungo x e y
3 applicare la formula del campo e lavorare un pò con i vettori


Per dubbi siamo qui

quattrocchi1
Scusate l'intromissione..
ma se raff ha messo il sistema di riferimento in H, le componenti dei campi $E_1$ e $E_2$ sono dirette una verso x e l'una all'opposto di x..
Anche se si può giocare a seconda la posizione della carica q2 nel siatema di riferimento...

Se non sbaglio!!

raff5184
"quattrocchi":
Scusate l'intromissione..
ma se raff ha messo il sistema di riferimento in H, le componenti dei campi $E_1$ e $E_2$ sono dirette una verso x e l'una all'opposto di x..
Anche se si può giocare a seconda la posizione della carica q2 nel siatema di riferimento...

Se non sbaglio!!
vediamo se il mio ragionamento è corretto. Immaginiamo che non ci sia q3; se metto una carica di prova (positiva) in H questa risente di una forza dovuta a q1 che la spinge verso le x positive ed una, quella di q2 che l'ATTRAE sempre verso le x positive.
Ragioniamo sulla q2 perché mi pare sia qui l'inghippo: la forza di q2 sulla mia carica di prova q è:

$vecF=k (q*q2)/d^2hatf$, $hatf$ cos'è? è il versore diretto DA q2 A q, ossia $hatf=-hatx$, ma siccome le cariche sono opposte la forza diventa attrattiva (cioè vedila cosi: è q che viene attratta da q2) e dunque q va verso le x>0: $vecF=k (q*q2)/d^2hatf=k (q*q2)/d^2(-hatx)=k(q*(-3))/d^2(-hatx)=k(q*3)/d^2(hatx)$
Il campo è pertanto $k3/d^2(hatx)$

che dici regge?
Può darsi che mi stia sbagliando, ma se mi abagliassi ci sarebbe una divergenza tra le formule matematiche e concetti fisici

quattrocchi1
Non ci sono problemi in quello che scrivi!!!
è ok!! ma pure prima lo era...l'unico problema era il fatto che tu nn avevi specificato la posizione di q1 e q2 rispetto al riferimento..infatti ti ho scritto che il versore cambia segno a causa della carica negativa....

raff5184
"quattrocchi":
l'unico problema era il fatto che tu nn avevi specificato la posizione di q1 e q2 rispetto al riferimento
ah si non avevo specificato che il segmento AB aveva A nel semipiano x<0. Grazie per la precisazione

quattrocchi1
Tutto questo era il problema!!!il resto filava bene...
anche se il problema principale di questo esercizioera trovare il valore del campo totale non sulla base, ma sugli altri lati...infatti qui bisognava scomporre il vettore campo elettrico nelle sue componenti ed andare avanti...

adaBTTLS1
@ Melissa
faccio riferimento al mio primo intervento, alla tua risposta e alla risposta di Raff5184 all'obiezione di quattrocchi.
è corretto sommare le tre componenti del campo elettrico, ma non "somma numerica", si tratta di somma vettoriale.
nel punto medio di AB i calcoli dovrebbero essere come te li ha postati Raff5184: io ti avevo consigliato di inserire solo alla fine il valore numerico della costante moltiplicativa. $E_1$ ed $E_2$ sono diretti verso B e si sommano (numericamente 8K), $E_3$ è diretto verso l'esterno del triangolo (numericamente vale 2K, perché la distanza in metri è $sqrt(3)$ ); il campo risultante è $sqrt(68)*K=7.4*10^10 N/C$ e forma un angolo con la retta AB pari ad $arccos(8/sqrt(68))$, cioè 14° circa.
analogamente per gli altri punti, solo che con le stesse formule trovi gli angoli che i vettori formano con i lati, e non con l'orizzontale.. o con la parallela ad AB, ma non ci vuole nulla ad aggiungere o togliere 30° o 60°...
nel punto medio di BC $E_2^{\prime}$ ed $E_3^{\prime}$ sono diretti verso B e si sommano, $E_1^{\prime}$ è diretto verso l'esterno del triangolo. il campo risultante a me è venuto $sqrt(754)/3*K=8.2*10^10 N/C$ ed è diretto lungo una direzione a circa 10°,5 dal lato BC verso B e quindi a circa 49°,5 dall'"orizzontale".
nel punto medio di AC le forze dovute alla prima ed alla terza carica sono entrambe repulsive (è più forte quella proveniente da C, per cui la risultante dei due campi elettrici è (6-5)K ed è diretta verso A), mentre il campo dovuto alla seconda carica è diretto verso il centro del triangolo, verso B. il campo risultante è $sqrt(2)*K=1.3*10^10 N/C$ ed è diretto verso l'interno del triangolo, verso AB, a 45° dal lato, cioè a 75° dall'orizzontale.
spero di essere stata chiara. ciao.

quattrocchi1
voglio dire che la mia nn era un'obiezione ma solo un chiarimento, visto che c'era un'imprecisione nella somma vettoriale, che però nn era evidente nei calcoli di raff visto che q2 era negativa.
Nulla di più.

adaBTTLS1
come sei suscettibile... questa volta il chiarimento non era neppure rivolto a me... io ho solo usato un "riferimento", rivolto a Melissa, per individuare a quale intervento di Raff mi riferivo... ciao.

quattrocchi1
non è un fattore di suscettibilità, solo che avevi catalogato il intervento come opposizione, mentre era solo una piccola precisazione sull'ottima presentazione di raff!!
tutto ok??

adaBTTLS1
tutto OK.
ti prego però di lasciare che Melissa veda il mio "pseudonimo" come ultima risposta al suo topic, perché per parecchio non sono stata collegata ed ho l'impressione che lei aspettasse una risposta da me (per l'impostazione geometrica senza la geometria analitica). ciao.

raff5184
chissà se melissa sta leggendo le nostre risposte..? :D

Giusto un ultimo chiarimento sul problema e chiedo scusa ad ada se le rubo ciò che ha scritto
Quando ho tralasciato la direzione dei campi intendevo questo:
"adaBTTLS":
forma un angolo con la retta AB pari ad $arccos(8/sqrt(68))$, cioè 14° circa.



Ma perché vi siete azzuffati? :supz: :smt027 :smt066 :D :-D :lol: ed ada ha detto
"adaBTTLS":
ti prego però di lasciare che Melissa veda il mio "pseudonimo" come ultima risposta al suo topic
?

adaBTTLS1
@ raff5184

se ti interessa sapere per quale motivo ho impostato il messaggio a cui tu fai riferimento in quella maniera, ti accontento subito, sperando di aver interpretato bene fra le righe del tuo ultimo...
quando ho visto la richiesta di Melissa, ho mandato un suggerimento che andasse nella direzione che mi sembrava più vicina alla sua interpretazione.
poi non ho ricontrollato il topic per diverso tempo, ed ho visto la risposta di Melissa e diversi altri interventi che mi hanno dato l'impressione che, mentre Melissa era disorientata tra i diversi metodi suggeriti, il topic si fosse trasformato in un dibattito tra te e quattrocchi. io, devo dire, non avevo alcun interesse personale a leggere tutti i messaggi con attenzione, ma da qualche frase presa qua e là tra i vari interventi, ho colto l'occasione per ricollegare il mio vecchio intervento con una soluzione "geometrica" non scrivendo tutto passaggio per passaggio ma facendo sapere a Melissa che alcune cose non dimostrate da me le poteva trovare in qualche tuo intervento. io, copiando i risultati da me ottenuti a computer spento, di certo non mi sono preoccupata di controllare passaggio per passaggio che cosa c'era di nuovo e che cosa era una ripetizione del tuo, ho cercato solo di seguire un filo conduttore diverso, senza assi cartesiani, come mi pareva fosse nelle richieste di Melissa.
quanto a quella che ti è sembrata un'azzuffata, a detta di quattrocchi io mi sono permessa di chiamare "obiezione" quella che era una semplice richiesta di spiegazione... ora potrei dire che l'importante è che sia tu a considerarla una richiesta di spiegazione e non un'obiezione, anche perché, qualunque cosa fosse, era rivolta a te.
se di azzuffata vogliamo parlare, io sono stata in qualche modo aggredita da lui in occasione di una mia, per l'appunto, richiesta di spiegazioni, in un altro topic, aperto da lui. quando avevo deciso di rispondergli per le rime, però, sono stata salvata da altri forumisti che spero gli abbiano fatto capire il macroscopico errore...
direi che è meglio chiuderla qui con le polemiche, anche perché, con il contratto telefonico che ho, da un giorno all'altro deciderò forse di, non dico chiudere, ma sicuramente centellinare gli interventi nel forum. ciao.

raff5184
"adaBTTLS":
@ raff5184

se ti interessa sapere per quale motivo ho impostato il messaggio a cui tu fai riferimento in quella maniera, ti accontento subito, sperando di aver interpretato bene fra le righe del tuo ultimo...
diciamo che non c'era un secondo significato nella mia domanda, semplicemente non capivo perché doveva essere la tua ultima risposta al topic e, se c'era, qual era il collegamento con la precedente discussione con quattrocchi.

"adaBTTLS":

quando ho visto la richiesta di Melissa, ho mandato un suggerimento che andasse nella direzione che mi sembrava più vicina alla sua interpretazione.
poi non ho ricontrollato il topic per diverso tempo, ed ho visto la risposta di Melissa e diversi altri interventi che mi hanno dato l'impressione che, mentre Melissa era disorientata tra i diversi metodi suggeriti, il topic si fosse trasformato in un dibattito tra te e quattrocchi. io, devo dire, non avevo alcun interesse personale a leggere tutti i messaggi con attenzione, ma da qualche frase presa qua e là tra i vari interventi, ho colto l'occasione per ricollegare il mio vecchio intervento con una soluzione "geometrica" non scrivendo tutto passaggio per passaggio ma facendo sapere a Melissa che alcune cose non dimostrate da me le poteva trovare in qualche tuo intervento. io, copiando i risultati da me ottenuti a computer spento, di certo non mi sono preoccupata di controllare passaggio per passaggio che cosa c'era di nuovo e che cosa era una ripetizione del tuo, ho cercato solo di seguire un filo conduttore diverso, senza assi cartesiani, come mi pareva fosse nelle richieste di Melissa.
ok, che ci siano più soluzioni che ben vengano... per tutti, chi richiede, chi risponde. D'altronde questo è confronto. E poi è l'utente che sceglie quale soluzione gli fa più comodo

"adaBTTLS":

se di azzuffata vogliamo parlare, io sono stata in qualche modo aggredita da lui in occasione di una mia, per l'appunto, richiesta di spiegazioni, in un altro topic, aperto da lui. quando avevo deciso di rispondergli per le rime, però, sono stata salvata da altri forumisti che spero gli abbiano fatto capire il macroscopico errore...
direi che è meglio chiuderla qui con le polemiche,
ah ecco non sapevo che avevate dei precedenti... Vabbè a questo punto lungi da me il voler fare del pettegolezzo o aprire polemiche stupide. Solo non capivo il perché di certe risposte "accese" e ho voluto approfondire, perché [riflessione personale]essendo in un forum ritengo che sia più che giusto discutere, parlare. Non dimentichiamoci che al di là km di cavi ci sono delle persone[\riflessione personale] Possiamo chiuderla così.


Grazie per i chiarimenti

"adaBTTLS":
anche perché, con il contratto telefonico che ho, da un giorno all'altro deciderò forse di, non dico chiudere, ma sicuramente centellinare gli interventi nel forum. ciao.
dai speriamo di no :D

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