Contoh soal Gaya Coulomb

9 Contoh soal Gaya Coulomb

1Tiga buah muatan disusun seperti pada gambar di bawah ini. Gaya Coulomb yang dialami muatan B sebesar …. (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C)
Contoh soal Gaya Coulomb 1

A. 09 x 101 N ke muatan C

B. 09 x 101 N ke muatan A

C. 18 x 101 N ke muatan C

D. 18 x 101 N ke muatan A

E. 36 x 101 N ke muatan C

Pembahasan

Diketahui :

qA = 10 µC = 10 x 10-6 C = 10-5 Coulomb

qB = 10 µC = 10 x 10-6 = 10-5 Coulomb

qC = 20 µC = 20 x 10-6 = 2 x 10-5 Coulomb

rAB = 0,1 meter = 10-1 meter

rBC = 0,1 meter = 10-1 meter

k = 9 x 109 Nm2C−2

Ditanya : Gaya Coulomb yang dialami muatan B

Jawab :

Terdapat dua gaya Coulomb atau gaya listrik yang bekerja pada muatan B, yakni gaya Coulomb antara muatan A dan B (FAB) serta gaya Coulomb antara muatan B dan C (FBC). Gaya Coulomb yang dialami oleh muatan B merupakan resultan dari FAB dan FBC.

Gaya Coulomb antara muatan A dan B :

Contoh soal Gaya Coulomb 2

Muatan A bertanda positif dan muatan B bertanda positif sehingga FAB menuju muatan C.

Gaya Coulomb antara muatan B dan C :

Contoh soal Gaya Coulomb 3

Muatan B bertanda positif dan muatan C bertanda positif sehingga FBC menuju muatan A.

Gaya Coulomb yang dialami muatan B :

FB = FBC – FAB = 180-90 = 90 N

Besar gaya Coulomb yang dialami oleh muatan B (FB) adalah 90 Newton. Arah FB sama dengan arah FBC yakni menuju muatan A.

Jawaban yang benar adalah B.

2. Besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B adalah… (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C)

Contoh soal Gaya Coulomb 4

A. 2,5 k Q2 r-2 ke kiri

B. 2,5 k Q2 r-2 ke kanan

C. 2 k Q2 r-2 ke kiri

D. 2 k Q2 r-2 ke kanan

E. 1 k Q2 r-2 ke kiri

Pembahasan

Diketahui :

Muatan A (qA) = +Q

Muatan B (qB) = -2Q

Muatan C (qC) = -Q

Jarak antara muatan A dan B (rAB) = r

Jarak antara muatan B dan C (rBC) = 2r

k = 9 x 109 Nm2C−2

Ditanya : besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B

Jawab :

Gaya Coulomb antara muatan A dan muatan B :

Contoh soal Gaya Coulomb 5

Muatan A positif dan muatan B negatif sehingga arah FAB menuju muatan A

Gaya Coulomb antara muatan B dan muatan C :

Contoh soal Gaya Coulomb 6

Muatan B negatif dan muatan C negatif sehingga arah FBC menuju muatan A

Resultan gaya yang bekerja pada muatan B :

F = FAB + FBC = 2 k Q2/r2 + 0,5 k Q2/r2 = 2,5 k Q2/r2 = 2,5 k Q2 r-2

Arah gaya Coulomb menuju muatan A atau ke kiri.

Jawaban yang benar adalah A.

3. Dua buah muatan listrik diletakkan terpisah seperti gambar. Muatan di A adalah 8 µC dan gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah 45 N. Jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm dan k = 9.109 Nm2.C-2, maka gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah…

A. 45 NContoh soal Gaya Coulomb 7

B. 60 N

C. 80 N

D. 90 N

E. 120 N

Pembahasan

Diketahui :

Muatan listrik di A (qA) = 8 µC = 8 x 10-6 Coulomb

Gaya listrik antara kedua muatan (F) = 45 Newton

Jarak antara kedua muatan (rAB) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10-2 meter

Konstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2

Ditanya : Gaya listrik antara kedua muatan jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm atau 0,01 meter

Jawab :

Terlebih dahulu menghitung muatan listrik di B, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik, jika muatan listrik di A digeser ke kanan sejauh 1 cm.

Muatan listrik di B :

Rumus hukum Coulomb :

F = k (qA)(qB) / r2

F r2 = k (qA)(qB)

qB = F r2 / k (qA)

Muatan listrik di B :

qB = (45)(4 x 10-2)2 / (9 x 109)(8 x 10-6)

qB = (45)(16 x 10-4) / 72 x 103

qB = (720 x 10-4) / (72 x 103)

qB = 10 x 10-7 Coulomb

Gaya listrik antar muatan listrik A dan B :

Jika muatan di A digeser ke kanan sejauh 1 cm maka jarak antara kedua muatan menjadi 3 cm = 0,03 meter = 3 x 10-2 meter

F = k (qA)(qB) / r2

F = (9 x 109)(8 x 10-6)(10 x 10-7) / (3 x 10-2)2

F = (9 x 109)(80 x 10-13) / (9 x 10-4)

F = (1 x 109)(80 x 10-13) / (1 x 10-4)

F = (80 x 10-4) / (1 x 10-4)

F = 80 Newton

Jawaban yang benar adalah C.

4. Dua muatan listrik P dan Q yang terpisah 10 cm mengalami gaya tarik menarik 8 N. Jika muatan Q digeser 5 cm menuju muatan P (1 µC = 10-6 C dan k = 9 x 109 Nm2.C-2), maka gaya listrik yang terjadi adalah…

A. 8 NContoh soal Gaya Coulomb 8

B. 16 N

C. 32 N

D. 40 N

E. 56 N

Pembahasan

Diketahui :

Jarak antara muatan P dan Q (rPQ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x 10-1 m

Gaya listrik antara muatan P dan Q (F) = 8 N

Muatan listrik Q (qQ) = 40 µC = 40 x 10-6 C

Konstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2

Ditanya : Gaya listrik antara muatan P dan Q jika muatan Q digeser 5 cm menuju muatan P

Jawab :

Terlebih dahulu menghitung muatan listrik P, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik, jika muatan listrik Q digeser 5 cm menuju muatan P.

Muatan listrik P :

qP = F r2 / k (qQ)

qP = (8)(1 x 10-1)2 / (9 x 109)(40 x 10-6)

qP = (8)(1 x 10-2) / 360 x 103

qP = (8 x 10-2) / (36 x 104)

qP = (1 x 10-2) / (4,5 x 104)

qP = (1/4,5) x 10-6 Coulomb

Gaya listrik antar muatan listrik P dan Q :

Jika muatan di Q digeser ke kiri 5 cm maka jarak antara kedua muatan menjadi 5 cm = 0,05 meter = 5 x 10-2 meter

F = k (qP)(qQ) / r2

F = (9 x 109)( (1/4,5) x 10-6)(40 x 10-6) / (5 x 10-2)2

F = (2 x 103)(40 x 10-6) / (25 x 10-4)

F = (80 x 10-3) / (25 x 10-4)

F = 3,2 x 101

F = 32 Newton

Jawaban yang benar adalah C.

5. Perhatikan gambar muatan listrik berikut. Gaya listrik yang dialami muatan qB adalah 8 N (1 µC = 10-6 C) dan (k = 9.109 N.m2.C-2). Jika muatan qB digeser menjadi 4 cm dari A, maka gaya listrik yang dialami qB sekarang adalah…

A. 2 NContoh soal Gaya Coulomb 9

B. 4 N

C. 6 N

D. 8 N

E. 10 N

Pembahasan

Diketahui :

Jarak antara muatan A dan B (rAB) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10-2 m

Gaya listrik antara muatan A dan B (F) = 8 N

Muatan listrik A (qA) = 2 µC = 2 x 10-6 C

Konstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2

Ditanya : Gaya listrik antara muatan A dan B jika jarak antara kedua muatan menjadi 4 cm

Jawab :

Terlebih dahulu menghitung muatan listrik B, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik jika jarak kedua muatan listrik menjadi 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10-2 meter.

Muatan listrik B :

qB = F r2 / k (qA)

qB = (8)(2 x 10-2)2 / (9 x 109)(2 x 10-6)

qB = (8)(4 x 10-4) / (18 x 103)

qB = (32 x 10-4) / (18 x 103)

qB = (32/18) x 10-7

qB = (16/9) x 10-7 Coulomb

Gaya listrik antara muatan A dan B :

F = k (qA)(qB) / r2

F = (9 x 109)(2 x 10-6)( (16/9) x 10-7) / (4 x 10-2)2

F = (18 x 103)( (16/9) x 10-7) / (16 x 10-4)

F = (2 x 103)(16 x 10-7) / (16 x 10-4)

F = (2 x 103)(1 x 10-7) / (1 x 10-4)

F = (2 x 10-4) / (1 x 10-4)

F = 2 Newton

Jawaban yang benar adalah A.

6. Tiga buah muatan listrik berada pada posisi di titik sudut segitiga ABC panjang sisi AB = BC = 20 cm dan besar muatan sama (q = 2µC) seperti pada gambar di samping (k = 9.109 N.m2.C-2, 1 µ = 10-6). Besar gaya listrik yang bekerja pada titik B adalah….

A. 0,9√3 NContoh soal Gaya Coulomb 10

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N

D. 0,81 N

E. 0,4 N

Pembahasan

Diketahui :

Muatan pada titik A (qA) = 2 µC = 2 x 10-6 Coulomb

Muatan pada titik B (qB) = 2 µC = 2 x 10-6 Coulomb

Muatan pada titik C (qC) = 2 µC = 2 x 10-6 Coulomb

Jarak B ke C (rBC) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10-1 meter

Jarak B ke A (rBA) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10-1 meter

k = 9.109 N.m2.C-2

Ditanya : Besar gaya listrik yang bekerja pada titik B

Jawab :

Gaya listrik antara muatan pada titik B dan C :

FBC = k (qB)(qC) / rBC2

FBC = (9 x 109)(2 x 10-6)(2 x 10-6) / (2 x 10-1)2

FBC = (9 x 109)(4 x 10-12) / (4 x 10-2)

FBC = (36 x 10-3) / (4 x 10-2)

FBC = 9 x 10-1

FBC = 0,9 Newton

Muatan listrik pada titik B dan C positif karenanya arah gaya listrik FBC ke kiri, menjauhi titik C.

Gaya listrik antara muatan pada titik B dan A :

FBA = k (qB)(qA) / rBA2

FBA = (9 x 109)(2 x 10-6)(2 x 10-6) / (2 x 10-1)2

FBA = (9 x 109)(4 x 10-12) / (4 x 10-2)

FBA = (36 x 10-3) / (4 x 10-2)

FBA = 9 x 10-1

FBA = 0,9 Newton

Muatan listrik pada titik B dan A positif karenanya arah gaya listrik FBA ke bawah, menjauhi titik A.

Kedua gaya listrik membentuk sudut siku-siku karenanya resultan gaya listrik yang bekerja pada titik B dihitung menggunakan rumus Pythagoras.

Contoh soal Gaya Coulomb 11

Jawaban yang benar adalah B.

7. Perhatikan gambar berikut ini!

Tiga muatan Q1, Q2, dan Q3 berada pada posisi di ujung segitiga siku-siku ABC. Panjang AB = BC = 30 cm. Diketahui k = 9.109 N.m2.C-2 dan 1 µ = 10-6 maka resultan gaya Coulomb pada muatan Q1 adalah….

A. 1 NContoh soal Gaya Coulomb 12

B. 5 N

C. 7 N

D. 10 N

E. 12 N

Pembahasan

Diketahui :

Muatan pada titik A (qA) = 3 µC = 3 x 10-6 Coulomb

Muatan pada titik B (qB) = -10 µC = -10 x 10-6 Coulomb

Muatan pada titik C (qC) = 4 µC = 4 x 10-6 Coulomb

Jarak B ke C (rBC) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10-1 meter

Jarak B ke A (rBA) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10-1 meter

k = 9.109 N.m2.C-2

Ditanya : Resultan gaya Coulomb pada titik B

Jawab :

Gaya listrik antara muatan pada titik B dan C :

FBC = k (qB)(qC) / rBC2

FBC = (9 x 109)(10 x 10-6)(4 x 10-6) / (3 x 10-1)2

FBC = (9 x 109)(40 x 10-12) / (9 x 10-2)

FBC = (360 x 10-3) / (9 x 10-2)

FBC = 40 x 10-1

FBC = 4 Newton

Muatan listrik pada titik B bertanda negatif dan muatan listrik pada titik C bertanda positif, karenanya arah gaya listrik FBC ke kanan menuju titik C.

Gaya listrik antara muatan pada titik B dan A :

FBA = k (qB)(qA) / rBA2

FBA = (9 x 109)(10 x 10-6)(3 x 10-6) / (3 x 10-1)2

FBA = (9 x 109)(30 x 10-12) / (9 x 10-2)

FBA = (270 x 10-3) / (9 x 10-2)

FBA = 30 x 10-1

FBA = 3 Newton

Muatan listrik pada titik B bertanda negatif dan muatan listrik pada titik A bertanda positif, karenanya arah gaya listrik FBA ke atas menuju titik A.

Kedua gaya listrik membentuk sudut siku-siku karenanya resultan gaya listrik yang bekerja pada titik B dihitung menggunakan rumus Pythagoras.

Contoh soal Gaya Coulomb 13

Jawaban yang benar adalah B.

8. Tiga buah muatan listrik berada pada posisi di titik sudut segitiga ABC panjang sisi AB = BC = 20 cm dan besar muatan sama (q = 2µC) seperti pada gambar di samping (k = 9.109 N.m2.C-2, 1 µ = 10-6). Besar gaya listrik yang Contoh soal Gaya Coulomb 14bekerja pada titik B adalah….

  1. 0,9√3 N
  2. 0,9√2 N
  3. 0,9 N
  4. 0,81 N
  5. 0,4 N

Pembahasan

Diketahui :
Muatan pada titik A (qA) = 2 µC = 2 x 10-6 Coulomb
Muatan pada titik B (qB) = 2 µC = 2 x 10-6 Coulomb
Muatan pada titik C (qC) = 2 µC = 2 x 10-6 Coulomb
Jarak B ke C (rBC) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10-1 meter
Jarak B ke A (rBA) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10-1 meter
k = 9.109 N.m2.C-2
Ditanya : Besar gaya listrik yang bekerja pada titik B
Jawab :

Gaya listrik antara muatan pada titik B dan C :
FBC = k (qB)(qC) / rBC2
FBC = (9 x 109)(2 x 10-6)(2 x 10-6) / (2 x 10-1)2
FBC = (9 x 109)(4 x 10-12) / (4 x 10-2)
FBC = (36 x 10-3) / (4 x 10-2)
FBC = 9 x 10-1
FBC = 0,9 Newton
Muatan listrik pada titik B dan C positif karenanya arah gaya listrik FBC ke kiri, menjauhi titik C.

Gaya listrik antara muatan pada titik B dan A :
FBA = k (qB)(qA) / rBA2
FBA = (9 x 109)(2 x 10-6)(2 x 10-6) / (2 x 10-1)2
FBA = (9 x 109)(4 x 10-12) / (4 x 10-2)
FBA = (36 x 10-3) / (4 x 10-2)
FBA = 9 x 10-1
FBA = 0,9 Newton
Muatan listrik pada titik B dan A positif karenanya arah gaya listrik FBA ke bawah, menjauhi titik A.

Kedua gaya listrik membentuk sudut siku-siku karenanya resultan gaya listrik yang bekerja pada titik B dihitung menggunakan rumus Pythagoras.
Contoh soal Gaya Coulomb 15Jawaban yang benar adalah B.

9. Perhatikan gambar berikut ini!
Tiga muatan Q1, Q2, dan Q3 berada pada posisi di ujung segitiga siku-siku ABC. Panjang AB = BC = 30 cm. Diketahui Contoh soal Gaya Coulomb 16k = 9.109 N.m2.C-2 dan 1 µ = 10-6 maka resultan gaya Coulomb pada muatan Q1 adalah….

  1. 1 N
  2. 5 N
  3. 7 N
  4. 10 N
  5. 12 N

Pembahasan
Diketahui :
Muatan pada titik A (qA) = 3 µC = 3 x 10-6 Coulomb
Muatan pada titik B (qB) = -10 µC = -10 x 10-6 Coulomb
Muatan pada titik C (qC) = 4 µC = 4 x 10-6 Coulomb
Jarak B ke C (rBC) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10-1 meter
Jarak B ke A (rBA) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10-1 meter
k = 9.109 N.m2.C-2
Ditanya : Resultan gaya Coulomb pada titik B
Jawab :
Gaya listrik antara muatan pada titik B dan C :
FBC = k (qB)(qC) / rBC2
FBC = (9 x 109)(10 x 10-6)(4 x 10-6) / (3 x 10-1)2
FBC = (9 x 109)(40 x 10-12) / (9 x 10-2)
FBC = (360 x 10-3) / (9 x 10-2)
FBC = 40 x 10-1
FBC = 4 Newton
Muatan listrik pada titik B bertanda negatif dan muatan listrik pada titik C bertanda positif, karenanya arah gaya listrik FBC ke kanan menuju titik C.

Gaya listrik antara muatan pada titik B dan A :
FBA = k (qB)(qA) / rBA2
FBA = (9 x 109)(10 x 10-6)(3 x 10-6) / (3 x 10-1)2
FBA = (9 x 109)(30 x 10-12) / (9 x 10-2)
FBA = (270 x 10-3) / (9 x 10-2)
FBA = 30 x 10-1
FBA = 3 Newton
Muatan listrik pada titik B bertanda negatif dan muatan listrik pada titik A bertanda positif, karenanya arah gaya listrik FBA ke atas menuju titik A.
 
Kedua gaya listrik membentuk sudut siku-siku karenanya resultan gaya listrik yang bekerja pada titik B dihitung menggunakan rumus Pythagoras.
Contoh soal Gaya Coulomb 18Jawaban yang benar adalah B.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA

Alexsander San Lohat

Sarjana Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Guru Fisika di SMAN 2 Nubatukan Lewoleba, Kabupaten Lembata, Provinsi Nusa Tenggara Timur.

Tinggalkan Balasan