Sebuah benda bermassa 10 gram dan bermuatan Q = + 1 μ C digantungkan pada seutas tali ringan dengan massa diabaikan. Muatan q ′ = − 1 μ C diletakkan disebelah kanan benda pada jarak 30 cm. Jika k = 9 × 1 0 9 Nm 2 / C 2 dan g = 10 m / s 2 berapakah besar tegangan talinya

Pembahasan

Diketahui : m = 10 g = 0 , 01 kg Q = + 1 μ C = + 1 × 1 0 − 6 C q ′ = − 1 μ C = − 1 × 1 0 − 6 C x = 30 cm = 0 , 3 m Ditanya : Tegangan tali? Penyelesaian : Dua benda bermuatan dengan jenis muatan berbeda akan mengalami gaya tarik-menarik. Dalam kasus ini, selain gaya Coulomb, benda tersebut juga mendapatkan pengaruh gaya berat w sehingga tali yang mengikatnya akan menegang dengan tegangan tali T. Diagram gaya yang bekerja pada benda dapat digambarkan sebagai berikut : Dari diagram tersebut, terdapat 3 gaya yang bekerja pada benda yang membentuk suatu kesetimbangan, sehingga berlaku hukum I Newton, yaitu resultan gaya = 0. Pertama bisa kita cari besar gaya Coulomb : F C ​ = x 2 k Q q ′ ​ F C ​ = ( 0 , 3 ) 2 9 × 1 0 9 ⋅ 1 × 1 0 − 6 ⋅ 1 × 1 0 − 6 ​ F C ​ = 0 , 1 N Adapun gaya berat yang bekerja sebesar w = m g w = 0 , 01 ⋅ 10 = 0 , 1 N Resultan kedua gaya tersebut menghasilkan resultan R (lihat diagram gaya di atas) dengan besar R adalah : R = F C 2 ​ + w 2 ​ R = 0 , 1 2 + 0 , 1 2 ​ R = 0 , 1 2 ​ N Pada diagram terlihat arah resultan gaya R tersebut berlawanan dengan gaya tegangan tali T. Karena keadaan setimbang maka berlaku : Σ F = 0 T − R = 0 T = R T = 0 , 1 2 ​ N Dengan demikian, besar tegangan tali adalah 0 , 1 2 ​ N .