Latihan Fisika Kelas XII Gaya dan Medan Listrik
# 4
Pilgan

Perhatikan gambar berikut.

Tiga buah partikel bermuatan disusun seperti gambar. Partikel 1, 2, dan 3 masing-masing bermuatan 2 μC-2\ \mu\text{C}, +2 μC+2\ \mu\text{C}, dan 6 μC-6\ \mu\text{C}. Jika konstanta Coulomb adalah 9×\times109 N m2/C2, maka gaya Coulomb yang dialami partikel 2 adalah ....

A

1×1031\times10^{-3} N

B

3×1033\times10^{-3} N

C

4×1034\times10^{-3} N

D

5×1035\times10^{-3} N

E

7×1037\times10^{-3} N

Pembahasan:

Diketahui:

Kondisi tiga buah partikel bermuatan.

Muatan 1 q1=2 μ=2×106 Cq_1=-2\ \mu\text{C}\ =-2\times10^{-6}\text{ C}

Muatan 2 q2=+2 μ=+2×106 Cq_2=+2\ \mu\text{C}\ =+2\times10^{-6}\text{ C}

Muatan 3 q2=6 μ=6×106 Cq_2=-6\ \mu\text{C}\ =-6\times10^{-6}\text{ C}

Konstanta Coulomb k=9×109k=9\times10^9 N m2/C2

Ditanya:

Gaya Coulomb yang dialami partikel 2 F2=?F_2=?

Dijawab:

Gaya Coulomb 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 F21 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 F23 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 F21F_{21}.

F21=kq1q2r122F_{21}=k\frac{q_1q_2}{r_{12}^2}

F21=(9×109)(2×106)(2×106)32F_{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).

F21=(36×103)9F_{21}=\frac{\left(36\times10^{-3}\right)}{9}

F21=4×103F_{21}=4\times10^{-3} N

Kemudian kita cari nilai F23F_{23}.

F23=kq2q3r232F_{23}=k\frac{q_2q_3}{r_{23}^2}

F23=(9×109)(2×106)(6×106)62F_{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).

F23=(108×103)36F_{23}=\frac{\left(108\times10^{-3}\right)}{36}

F23=3×103F_{23}=3\times10^{-3} N

Karena gaya-gaya interaksi yang dialami partikel 2 membentuk sudut sikut-siku, maka gaya yang dialami partikel 2 dapat dicari dengan persamaan berikut.

F2=F212+F232F_2=\sqrt{F_{21}^2+F_{23}^2}

F2=(4×103)2+(3×103)2F_2=\sqrt{\left(4\times10^{-3}\right)^2+\left(3\times10^{-3}\right)^2}

F2=(16×106)+(9×106)F_2=\sqrt{\left(16\times10^{-6}\right)+\left(9\times10^{-6}\right)}

F2=25×106F_2=\sqrt{25\times10^{-6}}

F2=5×103F_2=5\times10^{-3} N

Jadi, gaya Coulomb yang dialami partikel 2 adalah 5×1035\times10^{-3} N.