Pregunta 5 · Física PAU Aragón Extraordinaria 2022

a) Explica el concepto de energía potencial eléctrica. ¿Qué energía potencial eléctrica tiene una partícula de carga $q_2$ situada a una distancia $r$ de otra carga $q_1$?

Solución: La energía potencial eléctrica de una carga en un punto es el trabajo que realiza el campo eléctrico para trasladar dicha carga desde esa posición hasta el infinito (tomando origen de energía potencial en el infinito): $E_p = -W_{\infty \to r}$. La energía potencial electrostática del sistema de dos cargas puntuales es: $$E_p = K \frac{q_1 q_2}{r}$$

b) ¿Por qué se moverá alejándose de $q_1$?

Solución: Ambas cargas tienen el mismo signo (positivas), por lo que la fuerza electrostática que actúa entre ellas es repulsiva según la ley de Coulomb. Estando $q_1$ fija, la fuerza neta sobre $q_2$ apunta alejándose de $q_1$, acelerándola en esa dirección.

Calcula su velocidad cuando pasa por un punto a una distancia $3r$ de $q_1$.

Solución: $7{,}75$ m/s