Hasta donde yo sé, la ley de Coulomb solo funciona para cargas puntuales, pero ¿y si no hay cargas puntuales? Por ejemplo, imaginemos que hay tres rectángulos con diferentes tamaños. El primero mide 50 cm, el segundo mide 30 cm y el último mide 10 cm. La distancia entre el primer y el segundo triángulo es de 10 cm y la distancia entre el segundo y el tercer rectángulo también es de 10 cm. Si sus centros son colineales, ¿cuál es la fuerza neta que actúa sobre el segundo rectángulo? ¿Debo calcularlo pensando en sus centros como una carga puntual? Lo busqué pero no pude encontrar una respuesta clara.
Aquí está la imagen del problema para aquellos que no pudieron entender de mi explicación.
Depende de cómo se distribuyan las cargas en el material y de la conductancia del material. Si tiene un metal, las cargas de las placas serían móviles y darían como resultado una distribución difícil de calcular. No puedo ayudarte con eso. Probablemente haya buenas aproximaciones para abordar ese tipo de problemas, pero no soy un experto.
Si las cargas son estáticas e igualmente distribuidas entre la superficie, y el material tiene una permitividad relativa ( ), puede usar la ley de Coulomb con respecto a partes infinitesimales de las cargas e integrar sobre ellas.
Si supones que los rectángulos tienen un ancho de , la fuerza de la placa superior sobre la placa intermedia podría calcularse mediante
Como puede ver, esto ya es bastante complicado con las suposiciones favorables que hicimos. Esto debería tener una solución analítica pero por el momento me da pereza hacerlo. Wolfram Alpha probablemente podría hacer las integrales separadas y tendrías que juntarlas. Luego podría comparar el resultado con lo que esperaría de las cargas puntuales.
Ahh, y no olvides que también está el otro plato. Debería repetir la integración con signo opuesto para obtener la segunda fuerza y luego tomar la diferencia para la fuerza total.
Lord_Gestalter
escalera
Lord_Gestalter