Roboguru

Dua benda bermuatan listrik dengan massa m dan muatan q digantung dengan tali seperti gambar berikut. Jarak kedua benda dan panjang tali adalah r. Besar gaya tegangan tali adalah ....

Pertanyaan

Dua benda bermuatan listrik dengan massa m dan muatan q digantung dengan tali seperti gambar berikut.

Jarak kedua benda dan panjang tali adalah r. Besar gaya tegangan tali adalah ....space 

  1. 2 m g q squared over r squared

  2. fraction numerator 2 m g over denominator 3 end fraction square root of 3

  3. 2 m g square root of 2 q squared over r squared

  4. m g square root of 2

  5. 2 over 3 q squared over r squared m g square root of 3

Pembahasan Video:

Pembahasan Soal:

Diketahui: dua muatan q dengan massa digantung di tali yang membentuk sudut 30o

Ditanya ; Gaya tegangan tali (T)

Konsep yang dipakai pada soal ini karena ada dua muatan yang berdekatan pada jarak tertentu maka yang dipakai adalah konsep Hukum Coulomb. Jika ada muatan sejenis maka akan mengalami gaya tolak menolak dan jika berbeda jenis akan tarik menarik. Selain hukum Coulomb, pada soal ini juga menggunakan konsep resultan gaya yang diakibatkan oleh tali. Tegangan tali adalah gaya yang dialami suatu tali ketika menegang.

Resultan gaya yang bekerja pada muatan di atas terdiri dari komponen gaya pada sumbu x (capital sigma F subscript x) dan komponen gaya pada sumbu y (capital sigma F subscript y).   

begin inline style sum for blank of end style F subscript x equals 0 T space cos space 60 degree minus F equals 0 T space cos space 60 degree equals F T. space 1 half equals k fraction numerator q subscript 1. q subscript 2 over denominator r squared end fraction T equals fraction numerator 2 k q squared over denominator r squared end fraction

 

begin inline style sum for blank of end style F subscript y equals 0 T sin 60 degree minus w equals 0 T sin 60 degree equals m g T equals fraction numerator m g over denominator 1 divided by 2 square root of 3 end fraction equals fraction numerator 2 m g over denominator square root of 3 end fraction cross times fraction numerator square root of 3 over denominator square root of 3 end fraction T equals fraction numerator 2 m g over denominator 3 end fraction square root of 3

Pada opsi hanya dibutuhkan satu nilai T saja dan yang terdapat di opsi hanya nilai T pada sumbu y,

Oleh karena itu jawaban yang benar adalah B.

Pembahasan terverifikasi oleh Roboguru

Dijawab oleh:

N. Puspita

Terakhir diupdate 30 Agustus 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

Muatan A 20  (positif) diletakkan pada garis hubung, antara muatan B 20  (negatif) dan muatan C 80  (negatif). Muatan A diletakkan 2 cm dari B dan 4 cm dari C. Jarak BC = 6 cm. Tentukan besarnya resul...

Pembahasan Soal:

Diketahui :

table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row cell q subscript A end cell equals cell 20 space μC equals 20 cross times 10 to the power of negative 6 end exponent space straight C end cell row cell q subscript B end cell equals cell negative 20 space μC equals negative 20 cross times 10 to the power of negative 6 end exponent space straight C end cell row cell q subscript C end cell equals cell negative 80 space μC equals negative 80 cross times 10 to the power of negative 6 end exponent space straight C end cell row cell r subscript A B end subscript end cell equals cell 2 space cm equals 0 comma 02 space straight m end cell row cell r subscript B C end subscript end cell equals cell 6 space cm equals 0 comma 06 space straight m end cell row cell r subscript A C end subscript end cell equals cell 4 space cm equals 0 comma 04 space straight m end cell end table 

Ditanyakan: F subscript A equals space... ?
Untuk menetukan besarnya resultan yang bekerja di A, maka dapat digunakan persamaan sebagai berikut.

  1. Memproyeksikan gaya-gaya yang bekerja pada A.

    space space
     
  2. Menentukan resultan gaya yang bekerja pada muatan A.

    F subscript A equals F subscript A C end subscript minus F subscript A B end subscript F subscript A equals fraction numerator k q subscript A q subscript C over denominator r subscript A C end subscript to the power of italic 2 end fraction minus fraction numerator k q subscript A q subscript B over denominator r subscript A B end subscript to the power of italic 2 end fraction F subscript A equals fraction numerator 9 cross times 10 to the power of 9 cross times 20 cross times 10 to the power of negative 6 end exponent cross times 80 cross times 10 to the power of negative 6 end exponent over denominator open parentheses 0 comma 04 close parentheses squared end fraction minus fraction numerator 9 cross times 10 to the power of 9 cross times 20 cross times 10 to the power of negative 6 end exponent cross times 20 cross times 10 to the power of negative 6 end exponent over denominator open parentheses 0 comma 02 close parentheses squared end fraction F subscript A equals fraction numerator 9 cross times 20 cross times 80 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 16 cross times 10 to the power of negative 4 end exponent end fraction minus fraction numerator 9 cross times 20 cross times 20 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 4 cross times 10 to the power of negative 4 end exponent end fraction F subscript A equals fraction numerator 14400 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 16 cross times 10 to the power of negative 4 end exponent end fraction minus fraction numerator 3600 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 4 cross times 10 to the power of negative 4 end exponent end fraction F subscript A equals open parentheses 900 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent close parentheses minus open parentheses 900 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent close parentheses F subscript A equals 0 space straight N
     

Jadi, resultan gaya yang bekerja pada muatan A adalah 0 N.space space

Roboguru

Perhatikan gambar berikut! Besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B adalah ... (k = 9109 Nm2C-2).

Pembahasan Soal:

Gambar gaya yang bekerja pada muatan qB 

qbermuatan (+) sedangkan qB bermuatan (-), keduanya akan tarik-menarik sehingga FBA mengarah ke kiri. Kemudian, qbermuatan (-) sedangkan qC bermuatan (-), keduanya akan tolak-menolak sehingga FBC mengarah ke kiri.

Description: https://lh5.googleusercontent.com/bYpBV4R8M_IymOX50qAns_lCk3ufNVinDw2jyomfr-U3rvfBrSbg45fQSEtpzO8eH1tWpNz-MwZnQHSjlzLQfWX7X1Ih3DASdrgKlyIpUs6nzQ3HugDigQs7sQBfHIgu8rH8dVL-OfUQOpZkgg

begin mathsize 14px style rightwards double arrow F subscript B A end subscript equals k fraction numerator q subscript A q subscript B over denominator r squared end fraction rightwards double arrow F subscript B A end subscript equals k fraction numerator Q left parenthesis 2 Q right parenthesis over denominator r squared end fraction rightwards double arrow F subscript B A end subscript equals 2 k Q squared over r squared  rightwards double arrow F subscript B C end subscript equals k fraction numerator q subscript B q subscript C over denominator left parenthesis 2 r right parenthesis squared end fraction rightwards double arrow F subscript B C end subscript equals k fraction numerator 2 Q left parenthesis Q right parenthesis over denominator 4 r squared end fraction rightwards double arrow F subscript B C end subscript equals 1 half k Q squared over r squared end style  

Misalkan gaya yang mengarah ke kiri bernilai negatif, maka resultan gaya yang bekerja pada qB adalah

rightwards double arrow F subscript B equals negative F subscript B A end subscript minus F subscript B C end subscript rightwards double arrow F subscript B equals open parentheses negative 2 k Q squared over r squared close parentheses minus open parentheses 1 half k Q squared over r squared close parentheses rightwards double arrow F subscript B equals negative 5 over 2 k Q squared over r squared rightwards double arrow F subscript B equals negative 2 comma 5 k Q squared over r squared  

Diperoleh hasil negatif, maka arah gaya Coulomb pada muatan B akan tertarik ke kiri.

Jadi, jawaban yang tepat adalah A.

Roboguru

Dua buah titik A dan B berjarak 3 meter, masing-masing bermuatan listrik +4×10−4C dan −1×10−4C. Titik C terletak di antara A dan B, berjarak 2 meter dari A dan bemuatan listrik +3×10−4C. Hitung besar ...

Pembahasan Soal:

Diketahui :

rCA=2mrCB=1mQA=+4×104CQB=1×104CQC=+3×104C 

Ditanya :

FC=?

Pembahasan :

Soal diatas dapat diselesaikan dengan persamaan hukum coulomb dan penjumlahan vektor pada gaya yang sejajar. Susunan dari muatan A, B, dan C dan arah gaya yang bekerja dapat dilihat pada gambar dibawah ini.


 


Karena FCB dan FCA keduanya kearah kanan, maka langkah pertama mencari gaya tersebut, dan langkah selanjutnya adalah menambahkannya.

FCB=rCB2kQCQB=(1)29×109×3×104×1×104=27×101=270N 

FCA=rCB2kQCQA=(2)29×109×3×104×4×104=27×101=270N 

FC=FCA+FCB=270+270=540N 

Dengan demikian, maka besar gaya yang diterima oleh muatan C adalah 540 N.

 

Roboguru

Perhatikan gambar muatan listrik berikut! Gaya listrik yang dialami q dari titik A adalah 12 N. Jika muatan q digeser mendekati titik A sejauh 5 mm, maka gaya listrik yang dialami muatan q adalah ....

Pembahasan Soal:

straight F subscript 1 equals 12 space straight N  straight r subscript 1 equals 10 space mm  straight r subscript 2 equals space 5 space mm

Rumus gaya coulomb adalah :

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

Dengan menggunakan hukum kuadrat kebalikan, maka :

open parentheses straight F subscript 1 over straight F subscript 2 close parentheses space equals open parentheses straight r subscript 2 over straight r subscript 1 close parentheses squared  open parentheses 12 over straight F subscript 2 close parentheses equals open parentheses 5 over 10 close parentheses squared  12 over straight F subscript 2 equals 25 over 100  straight F subscript 2 equals 100 over 25 cross times 12  straight F subscript 2 equals 48 space straight N

Roboguru

Tiga buah muatan A, B dan C tersusun seperti gambar berikut! Jika QA = +1 μC, QB = −2 μC ,QC = +4 μC dan k=9×109Nm2C−2, tentukan besar dan arah gaya coulomb pada muatan B!

Pembahasan Soal:

Diketahui :

QAQBQCrBArBCk======+1μC=+1×106C2μC=2×106C+4μC=+4×106C1m1m9×109Nm2C2  

Ditanya :

Besar dan arah gaya coulomb pada muatan B?

Jawab :

Berdasarkan Hukum Coulomb, "besar gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan listrik berbanding lurus dengan hasil kali kedua muatan itu, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara dua benda tersebut". Sehingga dapat dirumuskan :

F=r2kq1q2 

Langkah 1, analisis interaksi muatan B (negatif) dengan muatan A (positif) dan muatan C (positif).

Interaksi muatan B (negatif) dan muatan A (positif) saling tarik menarik, sehingga arah gaya pada muatan B arahnya ke kiri (FBA).

Interaksi muatan B (negatif) dan muatan C (positif) saling tarik menarik, sehingga arah gaya pada muatan B arahnya ke kanan (FBC).

Langkah 2, menggambar interaksi yang terjadi.

Langkah 3, menghitung besarnya gaya FBA dan FBC.

Besarnya gaya coulomb antara interaksi muatan B dan muatan A

FBA===rBA2kqBqA(1)2(9×109)(2×106)(1×106)18×103N 

Besarnya gaya coulomb antara interaksi muatan B dan muatan C

FBC===rBC2kqBqC(1)2(9×109)(2×106)(4×106)72×103N 

Langkah 3, menghitung resultan gaya coulomb pada muatan B.

FB===FBCFBA72×10318×10354×103N 

Dengan demikian, besarnya gaya coulomb pada muatan B adalah 54×103N dan arahnya ke kanan (karena FBC > FBA).

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