Pembahasan soal UN fisika SMA/MA – Gaya listrik
1. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.26
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….
- 0,9√3 N
- 0,9√2 N
- 0,9 N
- 0,81 N
- 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.
Jawaban yang benar adalah B.
2. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.26
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….
- 1 N
- 5 N
- 7 N
- 10 N
- 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.
Jawaban yang benar adalah B.