Gambar dibawah ini menunjukkan dua bola identik (m = 0,10 g) bermuatan sama menggantung di ujung tali yang sama panjangnya. Pada posisi yang tampak pada gambar, kedua bola itu ternyata seimbang. Berapakah muatan bola?

Question

Jawaban yang benar adalah +1,0124 x 10^-7 C atau -1,0124 x 10^-7 C.

Diketahui:

Dua bola identik

m1 = m2 = 0,10 g = 10^-4 kg

Kedua bola digantung di ujung tali yang sama panjangnya

Kedua bola itu ternyata seimbang

Ditanya:

q = ...?

Jawab:

Konsep yang kita gunakan adalah analisis gaya listrik pada muatan titik. Gaya listrik merupakan besaran vektor, sehingga arahnya ditentukan oleh jenis muatan listrik. Gaya listrik diatur oleh hukum Coulomb yang dirumuskan oleh:

F = k q1 q2 / r²,

dengan:

F = gaya listrik (N)

k = 9 x 10^9 Nm²/C²

q1 dan q2 = muatan listrik (C)

r = jarak kedua muatan (m).

Berdasarkan diagram gaya pada foto di bawah, tinjau konsep hukum I Newton pada masing-masing sumbu.

ΣFx = 0

T cos 60° - F = 0

T cos 60° = F

T cos 60° = k q1 q2 / r²

T cos 60° = k . q . q / r²

T cos 60° = k . q² / r² ...(i)

ΣFy = 0

T sin 60° - w = 0

T sin 60° = w

T sin 60° = m . g ...(ii)

Bagikan persamaan (ii) dengan (i) diperoleh:

T sin 60°/ T cos 60° = mg/(k . q² / r²)

tan 60° = mgr² / kq²

q² = (mgr²) / (k tan 60°)

q² = (10^-4 x 10 x 0,4^2) / (9 x 10^9 x √3)

q² = (1,6 x 10^-4) / (15,6 x 10^9)

q² = 0,1025 x 10^-13

q = ±√(1,025 x 10^-14)

q = ±1,0124 x 10^-7

q = +1,0124 x 10^-7 C

atau

q = -1,0124 x 10^-7 C.

Jadi, muatan bola adalah +1,0124 x 10^-7 C atau -1,0124 x 10^-7 C.

Gambar dibawah ini menunjukkan dua bola identik (m = 0,10 g) bermuatan sama menggantung di ujung tali yang sama panjangnya. Pada posisi yang tampak pada gambar, kedua bola itu ternyata seimbang. Berapakah muatan bola?

Mau pemahaman lebih dalam untuk soal ini?

Pertanyaan serupa