Pertanyaan

Sebuah partikel bermuatan +5 μC diletakkan pada garis hubung dan diantara partikel-partikel bermuatan -9 μC dan -4 μC yang berjarak 0,5 m. Tentukan besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC, jika diletakkan di tengah-tengah antara kedua partikel bermuatan negatif.

Sebuah partikel bermuatan +5 μC diletakkan pada garis hubung dan diantara partikel-partikel bermuatan -9 μC dan -4 μC yang berjarak 0,5 m. Tentukan besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC, jika diletakkan di tengah-tengah antara kedua partikel bermuatan negatif. $\;$

Ikuti Tryout SNBT & Menangkan E-Wallet 100rb

Habis dalam

Klaim

U. Dwi

Master Teacher

Mahasiswa/Alumni Institut Pertanian Bogor

Jawaban terverifikasi

Jawaban

besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC adalah 3,4 N ke arah muatan Q 1 .

besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC adalah 3,4 N ke arah muatan Q₁.

Pembahasan

Diketahui Q 1 =-9 μC = -9 x 10 -6 C Q 2 =-4 μC = -4x 10 -6 C Q 3 =+5 μC = +5x 10 -6 C R = 0,5 m r 31 = r 32 = 0,25 m Ditanyakan Besar dan arah gaya Q 3 saat berada di tengah kedua muatan Jawab Susunan ketiga muatan digambarkan sebagai berikut. Karena Q 3 berada di tengah, maka jarak Q 3 dan Q 1 ( r 31 ) sama dengan jarak Q 3 dan Q 2 ( r 32 ) yaitu 0,25 m. Muatan Q 3 mengalami dua gaya akibat Q 1 dan Q 2 , Gayayang bekerja pada kedua muatan tersebut dapat dihitung menggunakan persamaan dari Hukum Coulomb yaitu: F = k r 2 Q 1 Q 2 dimana: F = gaya coulomb k = konstanta pembanding (9 x 10 9 Nm 2 /C 2 ) Q 1 = muatan pertama Q 2 = muatan kedua r = jarak antar dua benda Berdasarkan persamaan tersebut, maka besar gaya yang bekerja pada Q 3 adalah sebagai berikut: Gaya pada muatan Q 3 akibat muatan Q 1 ( F 31 ) F 31 = k r 31 Q 3 Q 1 F 31 = 9 × 1 0 9 ( 0 , 25 ) 2 ( 5 × 1 0 − 6 ) ( 9 × 1 0 − 6 ) F 31 = 62 , 5 × × 1 0 − 3 405 × 1 0 − 3 F 31 = 6 , 48 N Jadi, gaya yang bekerja padamuatan Q 3 akibat muatan Q 1 ( F 31 ) adalah 6,48 N. Gaya pada muatan Q 3 akibat muatan Q 2 ( F 32 ) F 32 = k r 32 Q 3 Q 2 F 32 = 9 × 1 0 9 ( 0 , 25 ) 2 ( 5 × 1 0 − 6 ) ( 4 × 1 0 − 6 ) F 32 = 62 , 5 × × 1 0 − 3 180 × 1 0 − 3 F 32 = 2 , 88 N Jadi, gaya yang bekerja pada Q 3 akibat muatan Q 2 ( F 32 ) aalah 2,88 N. Karena Q 3 bermuatan positif sedangkan kedua muatan lainnya negatif, maka kedua gaya yang bekerja pada Q 3 berlawanan arah dan besar resultannya adalah selisih dari kedua gaya tersebut. Perhatikan gambar berikut: Sehingga besar gaya pada muatan Q 3 adalah: F = F 31 − F 32 F = 6 , 48 − 2 , 88 F = 3 , 4 N Dengan demikian,besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC adalah 3,4 N ke arah muatan Q 1 .

Diketahui

Q₁ = -9 μC = -9 x 10^-6 C

Q₂ = -4 μC = -4 x 10^-6 C

Q₃ = +5 μC = +5 x 10^-6 C

R = 0,5 m

r₃₁ = r₃₂ = 0,25 m

Ditanyakan

Besar dan arah gaya Q₃saat berada di tengah kedua muatan

Jawab

Susunan ketiga muatan digambarkan sebagai berikut.

Karena Q₃berada di tengah, maka jarak Q₃ dan Q₁ (r₃₁) sama dengan jarak Q₃ dan Q₂ (r₃₂) yaitu 0,25 m.

Muatan Q₃ mengalami dua gaya akibat Q₁ dan Q₂,

Gaya yang bekerja pada kedua muatan tersebut dapat dihitung menggunakan persamaan dari Hukum Coulomb yaitu:

$F = k \frac{Q _{1} Q _{2}}{r ^{2}}$

dimana:

F = gaya coulomb

k = konstanta pembanding (9 x 10⁹ Nm²/C²)

Q₁ = muatan pertama

Q₂ = muatan kedua

r = jarak antar dua benda

Berdasarkan persamaan tersebut, maka besar gaya yang bekerja pada Q₃ adalah sebagai berikut:

Gaya pada muatan Q₃ akibat muatan Q₁ (F₃₁)

$F_{31} = k \frac{Q _{3} Q _{1}}{r _{31}} F_{31} = 9 \times 1 0^{9} \frac{( 5 \times 1 0 ^{- 6} ) ( 9 \times 1 0 ^{- 6} )}{( 0 , 25 ) ^{2}} F_{31} = \frac{405 \times 1 0 ^{- 3}}{62 , 5 \times \times 1 0 ^{- 3}} F_{31} = 6, 48 N$

Jadi, gaya yang bekerja pada muatan Q₃ akibat muatan Q₁ (F₃₁) adalah 6,48 N.

Gaya pada muatan Q₃ akibat muatan Q₂ (F₃₂)

$F_{32} = k \frac{Q _{3} Q _{2}}{r _{32}} F_{32} = 9 \times 1 0^{9} \frac{( 5 \times 1 0 ^{- 6} ) ( 4 \times 1 0 ^{- 6} )}{( 0 , 25 ) ^{2}} F_{32} = \frac{180 \times 1 0 ^{- 3}}{62 , 5 \times \times 1 0 ^{- 3}} F_{32} = 2, 88 N$

Jadi, gaya yang bekerja pada Q₃ akibat muatan Q₂ (F₃₂) aalah 2,88 N.

Karena Q₃ bermuatan positif sedangkan kedua muatan lainnya negatif, maka kedua gaya yang bekerja pada Q₃berlawanan arah dan besar resultannya adalah selisih dari kedua gaya tersebut. Perhatikan gambar berikut:

Sehingga besar gaya pada muatan Q₃ adalah:

$F = F_{31} - F_{32} F = 6, 48 - 2, 88 F = 3, 4 N$

Dengan demikian, besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC adalah 3,4 N ke arah muatan Q₁.

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

4.7 (14 rating)

Intan Nurullah

Pembahasan lengkap banget

Pertanyaan serupa

Perhatikan gambar berikut! Dua buah muatan dengan besar +24 nC dan -2nC terpisah sejauh a seperti gambar. Sebuah muatan uji di titik A, kemudian dilepaskan ternyata muatan tersebut tetap diam. T...

4.8

Jawaban terverifikasi

Dua muatan sejenis berada pada jarak 20 cm mempunyai gaya tolak 9×10 -2 N. Jika kedua muatan terpisah 30 cm, maka gaya tolaknya ....

0.0

Jawaban terverifikasi

Tiga buah titik P, Q, dan R terletak segaris masing-masing bermuatan 4 μ C , − 5 μ C , dan 8 μ C . Jika jarak PQ = 20 cm dan QR = 30 cm. Berapakah besar gaya elektrostatis yang bekerja pada titik Q?

4.6

Jawaban terverifikasi

Muatan-muatan tiga titik ditempatkan pada sumbu x seperti gambar. Berapa jumlah netto gaya yang bekerja pada muatan -5 μC yang disebabkan kedua muatan lainnya?

5.0

Jawaban terverifikasi

Muatan listrik A dan B berturut-turut +8 µc dan +18 µc terpisah pada jarak 20 cm. Apabila terdapat muatan listrik C sebesar -5 µc, letak muatan C agar tidak mengalami gaya coulomb adalah ....

5.0

Jawaban terverifikasi