Bank Soal Fisika SMA Gaya dan Medan Listrik

Diketahui:

Kondisi tiga buah partikel bermuatan.

Muatan 1 $q_1=-2\ \mu\text{C}\ =-2\times10^{-6}\text{ C}$

Muatan 2 $q_2=+2\ \mu\text{C}\ =+2\times10^{-6}\text{ C}$

Muatan 3 $q_2=-6\ \mu\text{C}\ =-6\times10^{-6}\text{ C}$

Konstanta Coulomb $k=9\times10^9$ N m²/C²

Jarak partikel 1 ke partikel 2 $r_{12}=1$ m

Jarak partikel 2 ke partikel 3 $r_{23}=3$ m

Ditanya:

Gaya Coulomb yang dialami partikel 2 $F_2=?$

Dijawab:

Gaya Cuolomb adalah gaya interaksi yang berupa tolak-menolak atau tarik-menarik yang ditimbulkan oleh dua benda yang bermuatan listrik pada jarak tertentu. Benda-benda yang bermuatan sejenis akan mengalami interaksi tolak-menolak. Sebaliknya,benda-benda yang bermuatan berlawanan jenis akan mengalami interaksi tarik-menarik.

Gaya interaksi yang dialami partikel 2 dapat kita gambarkan seperti berikut.

Di mana $F_{21\ }$adalah gaya yang dialami partikel 2 oleh pengaruh partikel 1. Gayanya mengarah ke partikel 1 karena partikel 1 dan 2 memiliki muatan yang berlawanan jenis, sehingga saling tarik-menarik. Dan $F_{23\ }$adalah gaya yang dialami partikel 2 oleh pengaruh partikel 3. Gayanya mengarah ke partikel 3 karena partikel 2 dan 3 memiliki muatan yang berlawanan jenis, sehingga saling tarik-menarik.

Pertama-tama kita cari nilai $F_{21}$.

$F_{21}=k\frac{q_1q_2}{r_{12}^2}$

$F_{21}=\left(9\times10^9\right)\frac{\left(2\times10^{-6}\right)\left(2\times10^{-6}\right)}{3^2}$ (positif negatif tidak perlu dimasukkan pada perhitungan karena positif negatif hanya memberikan informasi muatannya berupa muatan positif atau negatif)

$F_{21}=\frac{\left(36\times10^{-3}\right)}{9}$

$F_{21}=4\times10^{-3}$ N

Kemudian kita cari nilai $F_{23}$.

$F_{23}=k\frac{q_2q_3}{r_{23}^2}$

$F_{23}=\left(9\times10^9\right)\frac{\left(2\times10^{-6}\right)\left(6\times10^{-6}\right)}{6^2}$ (positif negatif tidak perlu dimasukkan pada perhitungan karena positif negatif hanya memberikan informasi muatannya berupa muatan positif atau negatif)

$F_{23}=\frac{\left(108\times10^{-3}\right)}{36}$

$F_{23}=3\times10^{-3}$ N

Karena gaya-gaya interaksi yang dialami partikel 2 memiliki arah yang berlawanan, maka kita tentukan arah ke kanan positif dan arah ke kiri negatif.

$F_2=F_{23}-F_{21}$

$F_2=\left(3\times10^{-3}\right)-\left(4\times10^{-3}\right)$

$F_2=-1\times10^{-3}$ N (negatif menandakan arahnya ke kiri).

Jadi, gaya Coulomb yang dialami partikel 2 adalah $1\times10^{-3}$ N.