¿Cuáles son la (a) magnitud y (b) la dirección (en relación con la dirección x positiva) del campo eléctrico neto en el origen debido a los arcos?

Por simetría, está claro que cada arco por separado producirá una contribución al campo eléctrico que está 45 grados por debajo del eje x. Esa debe ser la dirección del campo eléctrico neto.

El segundo arco tiene 4 veces la carga que el primero pero está dos veces más lejos. Como las integrales a partir de las cuales se determina el campo todavía contienen r ^ 2 en el denominador, los efectos se cancelan.

Eso deja la contribución del arco exterior igual al campo neto. Pero con 9 veces la carga que en el primer arco, su contribución es la misma que la del primer arco, y también podría calcular la contribución del primer arco para obtener la respuesta.

Esto se realiza integrando sobre el arco con respecto a dq, pero dq puede expresarse en términos de la diferencia del ángulo tomando la relación de la carga total Q en el arco con el ángulo de pi / 2 desde el origen. Entonces puedes integrarte con respecto al ángulo. Dado que todas las contribuciones que no están en la dirección que divide los arcos se cancelan, puede seleccionar las que quedan multiplicando por el coseno del ángulo relativo a la línea de división.

Eso produce una integral que es fácil de evaluar, ya que todo menos el coseno y el diferencial del ángulo son constantes y pueden extraerse de la integral.

El resto depende de usted.