Pertanyaan

Dua bola logam identik,yang satu bermuatan + 40 μ C dan lainnyabermuatan − 20 μ C , terpisahsejauh 6 cm. Gaya Coulomb di antara keduanya adalah F . Kedua bola kemudian disentuhkan, lalu dipisahkan lagi sejauh 10 cm. Berapakah gaya Coulomb di antara keduanya sekarang?

Dua bola logam identik, yang satu bermuatan $+ 40 μ C$ dan lainnya bermuatan $- 20 μ C$ , terpisah sejauh 6 cm. Gaya Coulomb di antara keduanya adalah F. Kedua bola kemudian disentuhkan, lalu dipisahkan lagi sejauh 10 cm. Berapakah gaya Coulomb di antara keduanya sekarang? $\;\;$

Y. Frando

Master Teacher

Mahasiswa/Alumni Universitas Negeri Yogyakarta

Jawaban terverifikasi

Jawaban

jawaban yang benar adalah 0,405 F .

jawaban yang benar adalah 0,405F. $\;\;$

Pembahasan

Diketahui: Q A = + 40 μ C Q B = − 20 μ C r 1 = 6 cm F 1 = F Kedua bola bermuatan disentuhkan , lalu dipisahkan lagi r 2 = 10 cm Ditanya: F 2 = ... ? Penyelesaian: Berdasarkan hukum Coulomb,besar gaya interaksi antara dua muatan listrik dirumuskan oleh: F = k r 2 Q A Q B . (i) Keadaan awal. F 1 = k r 1 2 Q A Q B F 1 = 9 × 1 0 9 × ( 6 × 1 0 − 2 ) 2 40 × 1 0 − 6 × 20 × 1 0 − 6 F 1 = F = 2.000 N . (ii) Keadaan akhir. Ketika kedua bola saling disentuhkan maka muatan akan terbagi sama dengan masing-masing muatan yaitu sebesar: Q A ′ = Q B ′ = 2 1 ( Q A + Q B ) . Maka, besar gaya Coulomb setelah dipisahkan lagidiperoleh sebagai berikut. F 2 = k r 2 2 Q A ′ Q B ′ F 2 = k × r 2 2 [ 2 1 ( Q A + Q B ) ] 2 F 2 = 9 × 1 0 9 × ( 0 , 1 ) 2 [ 2 1 ( 40 μ + 20 μ ) ] 2 F 2 = 9 × 1 0 9 × ( 0 , 1 30 × 1 0 − 6 ) 2 F 2 = 810 N . Jika dinyatakan dalam F , maka besargaya Coulomb di antara keduanya menjadi: F 2 F 1 = 810 2.000 F 2 F = 81 200 F 2 = 200 81 F F 2 = 0 , 405 F . Dengan demikian,gaya Coulomb di antara keduanya sekarang adalah 0,405 F . Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah 0,405 F .

Diketahui:

$Q_{A} = + 40 μ C Q_{B} = - 20 μ C r_{1} = 6 cm F_{1} = F Kedua bola bermuatan disentuhkan, lalu dipisahkan lagi r_{2} = 10 cm$

Ditanya: $F_{2} = ... ?$

Penyelesaian:

Berdasarkan hukum Coulomb, besar gaya interaksi antara dua muatan listrik dirumuskan oleh:

$F = k \frac{Q _{A} Q _{B}}{r ^{2}} .$

(i) Keadaan awal.

$F_{1} = k \frac{Q _{A} Q _{B}}{r _{1}^{2}} F_{1} = 9 \times 1 0^{9} \times \frac{40 \times 1 0 ^{- 6} \times 20 \times 1 0 ^{- 6}}{( 6 \times 1 0 ^{- 2} ) ^{2}} F_{1} = F = 2.000 N .$

(ii) Keadaan akhir.

Ketika kedua bola saling disentuhkan maka muatan akan terbagi sama dengan masing-masing muatan yaitu sebesar:

$Q_{A}^{'} = Q_{B}^{'} = \frac{1}{2} (Q_{A} + Q_{B})$ .

Maka, besar gaya Coulomb setelah dipisahkan lagi diperoleh sebagai berikut.

$F_{2} = k \frac{Q _{A}^{'} Q _{B}^{'}}{r _{2}^{2}} F_{2} = k \times \frac{[ \frac{1}{2} ( Q _{A} + Q _{B} ) ] ^{2}}{r _{2}^{2}} F_{2} = 9 \times 1 0^{9} \times \frac{[ \frac{1}{2} ( 40 μ + 20 μ ) ] ^{2}}{( 0 , 1 ) ^{2}} F_{2} = 9 \times 1 0^{9} \times (\frac{30 \times 1 0 ^{- 6}}{0 , 1})^{2} F_{2} = 810 N .$

Jika dinyatakan dalam F, maka besar gaya Coulomb di antara keduanya menjadi:

$\frac{F _{1}}{F _{2}} = \frac{2.000}{810} \frac{F}{F _{2}} = \frac{200}{81} F_{2} = \frac{81}{200} F F_{2} = 0, 405 F .$

Dengan demikian, gaya Coulomb di antara keduanya sekarang adalah 0,405F.

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah 0,405F. $\;\;$

Perdalam pemahamanmu bersama Master Teacher
di sesi Live Teaching, GRATIS!

0.0 (0 rating)

Pertanyaan serupa

Dua bola logam yang memiliki muatan + 8 μ C dan + 4 μ C berjarak 2 cm. Jika muatan tersebut berjarak 3 cm dan gaya Coulomb sama dengan gaya awal, besar kedua muatan saat ini adalah ....

2.0

Jawaban terverifikasi

Dua buah benda bermuatan listrik positif memiliki gaya tolak-menolak sebesar F . Jika kedua muatan tersebut diperbesar 2 kali lipat dan jaraknya diperbesar 4 kali lipat, berapa gaya tolak-menolak kedu...

4.3

Jawaban terverifikasi

Perhatikan gambar berikut! Pada posisi tersebut terjadi gaya tolak-menolak sebesar 4 N. Kemudian kedua muatan benda diperbesar menjadi tiga kali semula dan jarak keduanya diubah menjadi 10 cm. B...

5.0

Jawaban terverifikasi

Dua muatan listrik,masing-masing bermuatan Q dan -2 Q terpisah sejauh 2 d , saling menarik dengan gaya listrik F seperti gambar berikut. Tentukan besar gaya tarik-menarik jika dua muatan listrik...

4.0

Jawaban terverifikasi

Dua muatan listrik,masing-masing bermuatan Q dan -2 Q terpisah sejauh 2 d , saling menarik dengan gaya listrik F seperti gambar berikut. Tentukan besar gaya tarik-menarik jika dua muatan listrik...

3.8

Jawaban terverifikasi