-->

Soal dan Pembahasan Gaya Coulomb

Topik Bahasan ,
Soal 1: Dua buah muatan listrik masing-masing besarnya Q1 dan Q2. Jika jarak kedua muatan r dan k adalah tetapan kelistrikan yang besarnya 9 x 109 N.m2C-2, maka besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara Q1 dan Q2 adalah ….
A. berbanding lurus dengan r, Q1, dan Q2
B. berbanding lurus dengan r dan berbanding terbalik dengan Q1
C. berbanding lurus dengan Q1 dan berbanding terbalik dengan r
D. berbanding lurus dengan Q1 dan berbanding terbalik dengan r2
E. berbanding terablik dengan r dan berbanding terbalik dengan Q1

Pembahasan
Rumus gaya Coulomb :
$ F=k\frac{Q_1 Q_2}{r^2} $
Jadi gaya Coulomb baik itu tarik-menarik atau tolak-menolak antara 2 muatanberbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Jawab D

Soal 2: Sebuah segitiga sama sisi dengan panjang sisi 30 cm terletak di udara. Pada titik-titik sudut A, B, dan C berturut-turut terdapat muatan listrik sebesar 2 x 10-6 C, 2 x 10-6 C, dan 2 x 10-4 C, maka besarnya gaya Coulomb di titik C adalah ….
A. 40 N
B. 40$\sqrt{2}$) N
C. 40$\sqrt{3}$ N
D. 80 N
E. 120 N

Pembahasan
Kita akan lukis gaya pada muatan masing masing


Menghitung FCA :
$\begin{aligned}
F_{CA} &= k\frac{q_C\cdot q_A}{r_{CA}^2} \\ &= 9 \cdot 10^9 \times \frac{2\cdot 10^{-4}\times 2\cdot 10^{-6}}{(30\cdot 10^{-2})^2} \\ &=\frac{3,6}{9\cdot 10^-2} \\ &= 40 \quad \textrm{N} \end{aligned}$

Menghitung  FCB :
$\begin{aligned}F_{CB} &= k\frac{q_C \cdot q_B}{r_{CB}^2} \\ &= 9 \cdot 10^9 \times \frac{2\cdot 10^{-4}\times 2\cdot 10^{-6}}{(30\cdot 10^{-2})^2} \\ &=\frac{3,6}{9\cdot 10^-2} \\
&= 40 \quad \textrm{N} \end{aligned}$

Resultan Gaya di titik C :
$\begin{aligned} F_{tot} &= \sqrt{F_{CA}^2 +F_{CB}^2+2F_{CA} F_{CB} \cos \theta} \\
&= \sqrt{40^2 +40^2+2\cdot 40 \cdot 40 \cdot \cos 60} \\ &= \sqrt{3600 +3600 + 3600} \\
&= \sqrt{3600\cdot 3} \\ &= 40\sqrt{3} \quad \textrm{N} \end{aligned}$

Soal 3:
Sebuah benda bermassa 20 g dan bermuatan q = 0,5 μC, digantungkan pada seutas tali ringan yang massanya dapat diabaikan. Tepat di sebelah kanan benda pada jarak pada jarak 15 cm diletakkan muatan q1 = – 1 μC yang menyebabkan posisi benda menjadi seperti pada gambar berikut ini.
Jika diketahui$\frac{1}{4\pi \epsilon _o}$ = 9 x 109 Nm/C2 dan g = 10 m/s2, maka tegangan pada tali mendekati harga ….. ( UMPTN 1995 Rayon A)
A. 0,20 N
B. 0,24 N
C. 0,28 N
D. 0,30 N
E. 0,40 N

Pembahasan:
Lukis Gaya yang bekerja,
$ \begin{aligned} F &= k\frac{q \cdot q_1}{r^2} \\ &= 9 \cdot 10^9 \times \frac{0,5\cdot 10^{-6}\times 1\cdot 10^{-6}}{(15\cdot 10^{-2})^2} \\ &=\frac{4,5\cdot 10^{-3}}{2,25\cdot 10^-2} \\ &= 0,2 \quad \textrm{N} \end{aligned}$

Arah gaya :
Tx = F = 0,2 N
Berat benda : w = m.g = 0,02 x 10 = 0,2 N
Besar berat benda sama dengan Ty :
Ty = w = 0,2 N
Maka besar tegangan talinya :
$\begin{aligned} T &= \sqrt{T_x^2 + T_y^2} \\ &= \sqrt{0,2^2 +0,2^2} \\ &= 0,2\sqrt{2} \\ &= 0,28 \quad \textrm{N} \end{aligned}$

Soal 4: Dua partikel bermuatan 3 nC dan 12 nC. Supaya gaya tolak kedua partikel besarnya 0,081 N, maka partikel tersebut harus terpisah sejauh ….
A. 0,2 mm
B. 0,4 mm
C. 0,8 mm
D. 2 mm
E. 4 mm

Pembahasan:
$\begin{aligned} F &= k\frac{q_1 \cdot q_2}{r^2} \\ 0,081 &= 9 \cdot 10^9 \times \frac{3\cdot 10^{-9}\times 12\cdot 10^{-9}}{r^2} \\ r^2 &=\frac{3,24 \cdot 10^-7}{8,1\cdot 10^-2} \\ &= 4\cdot 10^-6 \\ r &= 2\cdot 10^-3 \quad \textrm{m} \\ &= 2 \quad \textrm{mm} \end{aligned}$

Soal 5: Dua muatan titik yang sejenis dan sama besar QA = QB = 10-8 C berada pada jarak 10 cm satu dari yang lain. Jika$\frac{1}{4\pi \epsilon _o}$= 9 x 109 Nm/C2, maka gaya tolak yang dialami kedua muatan itu adalah ….
A. 9 x 10-4 N
B. 9 x 10-9 N
C. 9 x 10-5 N
D. 9 x 103 N
E. 9 x 107 N

Pembahasan:
$ \begin{aligned} F &= k\frac{Q_A \cdot Q_B}{r^2} \\ &= 9 \cdot 10^9 \times \frac{1\cdot 10^{-8}\times 1\cdot 10^{-8}}{(10\times 10^{-2})^2} \\ &= \frac{9\cdot 10^{-7}}{1\cdot 10^{-2}} \\ &= 9 \times 10^{-5} \quad \textrm{N} \end{aligned}$.

Cari Soal dan Pembahasan tentang ,

Loading...