Roboguru

Diketahui tiga muatan q1 = 3 μC, q2 = -6 μC, dan q3 = 2 μC dengan jarak antara q1 dan q2 15 cm, sedangkan jarak antara q2 dan q3 20 cm. Berapakah gaya yang dialami oleh muatan titik q1 akibat kehadiran dua muatan titik yang lain jika ketiganya membentuk sudut siku-siku dengan q2 sebagai pusatnya?

Pertanyaan

Diketahui tiga muatan q1 = 3 μC, q2 = -6 μC, dan q3 = 2 μC dengan jarak antara q1 dan q2 15 cm, sedangkan jarak antara q2 dan q3 20 cm. Berapakah gaya yang dialami oleh muatan titik q1 akibat kehadiran dua muatan titik yang lain jika ketiganya membentuk sudut siku-siku dengan q2 sebagai pusatnya?space 

Pembahasan Soal:

Gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antara dua muatan listrik di sebut gaya Coulomb. Besar gaya Coulomb (F) dirumuskan sebagai:

F equals k fraction numerator q subscript 1 q subscript 2 over denominator r squared end fraction 

dengan, 

k = konstanta open parentheses 9 cross times 10 to the power of 9 space Nm squared divided by straight C squared close parentheses

q = muatan listrik (C)

r = jarak dua muatan(m)

Pada Soal Ini 

Diketahui:

q1 = 3 μC = 3 × 10-6 C

q2 = -6 μC = -6 × 10-6 C

q3 = 2 μC = 2 × 10-6 C

r12 = 15 cm = 0,15 m

r23 = 20 cm = 0,2 m

Ditanya: F1 = ...?

Jawab:

Ilustrasi posisi ketiga muatan.dan gaya listrik yang bekerja pada q1.

Jarak antara muatan 1 dan 3

r subscript 13 equals square root of r subscript 12 squared plus r subscript 23 squared end root r subscript 13 equals square root of 0 comma 15 squared plus 0 comma 2 squared end root r subscript 13 equals square root of 0 comma 0225 plus 0 comma 04 end root r subscript 13 equals square root of 0 comma 0625 end root r subscript 13 equals 0 comma 25 space straight m 

Gaya coulomb oleh muatan q2

F subscript 12 equals k fraction numerator q subscript 1 q subscript 2 over denominator r subscript 12 squared end fraction F subscript 12 equals open parentheses 9 cross times 10 to the power of 9 space Nm squared divided by straight C squared close parentheses fraction numerator open parentheses 3 cross times 10 to the power of 6 space straight C close parentheses open parentheses 6 cross times 10 to the power of 6 space straight C close parentheses over denominator open parentheses 0 comma 15 space straight m close parentheses squared end fraction F subscript 12 equals 7 comma 2 space straight N 

Gaya coulomb oleh muatan q3

F subscript 13 equals k fraction numerator q subscript 1 q subscript 3 over denominator r subscript 13 squared end fraction F subscript 13 equals open parentheses 9 cross times 10 to the power of 9 space Nm squared divided by straight C squared close parentheses fraction numerator open parentheses 3 cross times 10 to the power of 6 space straight C close parentheses open parentheses 2 cross times 10 to the power of 6 space straight C close parentheses over denominator open parentheses 0 comma 25 space straight m close parentheses squared end fraction F subscript 13 equals 0 comma 864 space straight N 

Karena F13 membentuk sudut terhadap sumbu x dan sumbu y maka kita uraikan sebagai berikut.

Total gaya pada sumbu x

F subscript x equals F subscript 13 space sin space 45 degree F subscript x equals open parentheses 0 comma 864 space N close parentheses open parentheses 1 half square root of 2 close parentheses F subscript x equals 0 comma 61 space straight N 

Total gaya pada sumbu y

F subscript y equals F subscript 12 plus F subscript 13 space cos space 45 degree F subscript y equals 7 comma 2 space straight N plus open parentheses 0 comma 864 space straight N close parentheses open parentheses 1 half square root of 2 close parentheses F subscript y equals 7 comma 2 space straight N plus 0 comma 61 space straight N F subscript y equals 7 comma 81 space straight N 

Total gaya pada muatan q1

 F subscript 1 equals square root of F subscript x squared plus F subscript y squared end root F subscript 1 equals square root of 0 comma 61 squared plus 7 comma 81 squared end root F subscript 1 equals 7 comma 83 space straight N 

Arah gaya terhadap garis horizontal

theta equals tan to the power of negative 1 end exponent open parentheses fraction numerator 7 comma 81 over denominator 0 comma 61 end fraction close parentheses theta equals tan to the power of negative 1 end exponent open parentheses 12 comma 8 close parentheses theta equals 85 comma 53 degree 

Jadi, gaya total yang dialami muatan q1 sebesar 7,83 N dengan arah membentuk sudut sebesar 85,53° terhadap garis horizontal. space 

Pembahasan terverifikasi oleh Roboguru

Dijawab oleh:

A. Sekar

Mahasiswa/Alumni Universitas Negeri Jakarta

Terakhir diupdate 02 Mei 2021

Roboguru sudah bisa jawab 91.4% pertanyaan dengan benar

Tapi Roboguru masih mau belajar. Menurut kamu pembahasan kali ini sudah membantu, belum?

Membantu

Kurang Membantu

Apakah pembahasan ini membantu?

Belum menemukan yang kamu cari?

Post pertanyaanmu ke Tanya Jawab, yuk

Mau Bertanya

Pertanyaan yang serupa

Tiga muatan yang sama terletak pada sudut-sudut segitiga sama sisi. Jika gaya antara dua muatan besarnya F, besar gaya total pada setiap muatan adalah...

Pembahasan Soal:

Diketahui :

table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row cell q subscript A end cell equals cell q subscript B double bond q subscript C double bond q end cell row cell theta subscript A end cell equals cell theta subscript B double bond theta subscript C double bond theta equals 180 degree division sign 3 equals 60 degree end cell row cell F subscript AB end cell equals cell F subscript AC double bond F subscript BA double bond F subscript BC double bond F subscript CA double bond F subscript CB double bond F end cell end table  

 

Pembahasan :

Gaya listrik (gaya coloumb) merupakan gaya yang terjadi ketika ada interaksi antar muatan, jika dua muatan yang sejenis berinteraksi maka akan terjadi gaya tolak menolak dan jika dua muatan yang berlawanan jenis berinteraksi maka akan terjadi gaya tarik menarik.

begin mathsize 14px style table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row cell F subscript R end cell equals cell square root of F subscript 1 squared plus F subscript 1 squared plus 2 F subscript 1 F subscript 2 cos open parentheses 60 degree close parentheses end root end cell row blank equals cell square root of F squared plus F squared plus 2 FFcos open parentheses 60 degree close parentheses end root end cell row blank equals cell square root of 2 F squared plus 2 F squared left parenthesis bevelled 1 half right parenthesis end root end cell row blank equals cell square root of 3 F squared end root end cell row blank equals cell F square root of 3 space N end cell end table end style 

Jadi, jawaban yang tepat adalah D

Roboguru

Perhatikan gambar berikut. Resultan gaya F yang bekerja pada muatan q adalah ....

Pembahasan Soal:

Diketahui:

q subscript italic 1 italic equals q subscript italic 2 italic equals Q q subscript italic 3 italic equals q r subscript italic 13 italic equals r subscript italic 23 italic equals r

Ditanya: Fq.

Penyelesaian:

Soal ini menggunakan konsep Hukum Coulomb, yakni hukum yang membahas tentang gaya yang muncul ketika dua muatan didekatkan pada jarak tertentu. Gaya yang bekerja pada muatan q dipengaruhi oleh dua muatan lainnya.

Misal -Q = muatan 1

         +Q muatan 2

         muatan 3

F subscript 13 equals F subscript 23 equals k fraction numerator Q q over denominator r squared end fraction

Resultan gaya yang bekerja pada muatan q:

F subscript q equals square root of F subscript 13 squared plus F subscript 23 squared plus 2 F subscript 13. F subscript 23 cos 120 end root F subscript q equals square root of open parentheses k fraction numerator Q q over denominator r squared end fraction close parentheses squared plus open parentheses k fraction numerator Q q over denominator r squared end fraction close parentheses squared plus 2 k fraction numerator Q q over denominator r squared end fraction k fraction numerator Q q over denominator r squared end fraction open parentheses negative 1 half close parentheses end root F subscript q equals k fraction numerator Q q over denominator r squared end fraction

Jadi gaya yang bekerja pada muatan q sebesar k fraction numerator Q q over denominator r squared end fraction.

Oleh karena itu jawaban yang benar adalah A.

Roboguru

Perhatikan gambar di bawah ini! Jika muatan A (qA​)=−20μC, muatan B (qB​)=+60μC, dan muatan C (qC​)=−32μC, besar gaya Coulomb di titik A adalah ... N.

Pembahasan Soal:

Diketahui:

qA=20μCqB=+60μCqC=32μCrAB=6mrAC=8mrBC=10m

Ditanya: Gaya Coulomb di titik A (FA)?

Jawab:

Arah gaya yang bekerja di titik A

Hitung besar gaya AB

FAB===krAB2qAqB9×10962(20×106)(60×106)0,3N

Hitung besar gaya AC

FAB===krAC2qAqC9×10982(20×106)(32×106)0,09N

Besar gaya Coulomb di titik A adalah resultan gaya AC dan AB

F===FAB2+FAC2+2FABFACcos900,32+0,092+03,13×101N

Jadi, besar gaya Coulomb di titik A adalah 3,13×10-1 N.


Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah C. 

Roboguru

Segitiga ABC siku-siku di B, alas AB = 30 cm, tinggi BC = 60 cm. Pada titik A,B,C terdapat muatan listrik masing-masing , hitunglah gaya elektrostatis pada titik B !

Pembahasan Soal:

Diketahui :
begin mathsize 14px style q subscript A space equals space 15 space. space 10 to the power of negative 6 end exponent space straight C q subscript B space equals space minus 4 space. space 10 to the power of negative 6 end exponent space straight C q subscript C space equals space 80 space. space 10 to the power of negative 6 end exponent space straight C r subscript B A end subscript space equals space 30 space cm space equals space 3 space. space 10 to the power of negative 1 end exponent space straight m r subscript B C end subscript space equals space 60 space cm space equals space 6 space. space 10 to the power of negative 1 end exponent space straight m end style 

Ditanyakan : gaya elektrostatis pada titik B ... ?

Jawab : 

Ilustrasi ketiga muatan dalam segitiga ABC dapat digambarkan sebagai berikut.

Untuk menentukan gaya elektrostatis pada titik B, maka dapat digunakan persamaan sebagai berikut.

  1. Mencari gaya elektrostatis antara B dan A

    begin mathsize 14px style F subscript B A end subscript space equals space fraction numerator k italic space. space q subscript B space. space q subscript A over denominator r subscript B A end subscript squared end fraction F subscript B A end subscript space equals fraction numerator 9 space. space 10 to the power of 9 space. space 4 space. space 10 to the power of negative 6 end exponent space. space 15 space. space 10 to the power of negative 6 end exponent over denominator left parenthesis 3.10 to the power of negative 1 end exponent right parenthesis squared end fraction F subscript B A end subscript space equals space fraction numerator 540 space. space 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 9 space. space 10 to the power of negative 2 end exponent end fraction F subscript B A end subscript space equals space 60 space. space 10 to the power of negative 1 end exponent F subscript B A end subscript space equals space 6 space straight N end style 
     
  2. Mencari gaya elektrostatis antara B dan C

    begin mathsize 14px style F subscript B C end subscript space equals space fraction numerator k italic space. space q subscript B space. space q subscript C over denominator r subscript B C end subscript to the power of italic 2 end fraction F subscript B C end subscript space equals fraction numerator 9 space. space 10 to the power of 9 space. space 4 space. space 10 to the power of negative 6 end exponent space. space 80 space. space 10 to the power of negative 6 end exponent over denominator open parentheses 6 space. space 10 to the power of negative 1 end exponent close parentheses squared end fraction F subscript B C end subscript space equals space fraction numerator 2880 space. space 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 36 space. space 10 to the power of negative 2 end exponent end fraction F subscript B C end subscript space equals space 80 space. space 10 to the power of negative 1 end exponent F subscript B C end subscript space equals space 8 space straight N end style  
     
  3. Mencarai gaya elektrostatis total pada titik B

    begin mathsize 14px style F subscript B space equals space square root of F subscript B A end subscript to the power of italic 2 space plus space F subscript B C end subscript to the power of italic 2 space plus space 2 space. space F subscript B A end subscript space. space F subscript B C end subscript space. space cos space straight theta end root F subscript B space equals space square root of 6 squared space plus space 8 squared space plus space 2 space. space 6 space. space 8 space. space cos space 90 degree end root F subscript B space equals space square root of 36 space plus space 64 space plus space 96 space. space 0 end root F subscript B space equals space square root of 100 F subscript B space equals space 10 space straight N end style 

Jadi, gaya elektrostatis pada titik B adalah 10 N.begin mathsize 14px style space space end stylespace

Roboguru

Muatan sebesar +q ditempatkan di setiap titik sudut persegi yang bersisi a m. Jika 4πε0​1​=9×109Nm2/C2, muatan di setiap sudut mengalami gaya sebesar ... N.

Pembahasan Soal:

Diketahui:

q=+qr=am4πε01=kNm2/C2

Ditanya: Gaya di setiap titik sudut (F)?

Jawab:

Arah gaya dapat digambarkan sebagai berikut

Hitung gaya di salah satu titik

F1==kr122q1q2ka2q1q2

F2==kr122q1q2ka2q1q2

Besar gaya di setiap titik sudut akan sama karena memiliki nilai muatan, jarak, dan besar sudut yang sama, maka

F====F12+F22+2F1F2cos90(ka2q1q2)2+(ka2q1q2)2+0(ka2q1q2)2[1+1]ka2q1q22

Jadi, muatan di setiap titik sudut akan mengalami gaya sebesar ka2q1q22.


Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah C. 

Roboguru

Roboguru sudah bisa jawab 91.4% pertanyaan dengan benar

Tapi Roboguru masih mau belajar. Menurut kamu pembahasan kali ini sudah membantu, belum?

Membantu

Kurang Membantu

Apakah pembahasan ini membantu?

Belum menemukan yang kamu cari?

Post pertanyaanmu ke Tanya Jawab, yuk

Mau Bertanya

RUANGGURU HQ

Jl. Dr. Saharjo No.161, Manggarai Selatan, Tebet, Kota Jakarta Selatan, Daerah Khusus Ibukota Jakarta 12860

Coba GRATIS Aplikasi Ruangguru

Produk Ruangguru

Produk Lainnya

Hubungi Kami

Ikuti Kami

©2021 Ruangguru. All Rights Reserved