Contoh Soal Resultan Gaya Coulomb pada Sebuah Muatan akibat Beberapa Muatan

Contoh Soal Resultan Gaya Coulomb pada Sebuah Muatan akibat Beberapa Muatan - Pada topik sebelumnya telah dibahas tentang gaya Coulomb yang terjadi antara dua buah muatan. Lalu bagaimana vektor gaya Coulomb yang dialami oleh sebuah partikel bermuatan karena pengaruh partikel bermuatan lain di dekatnya? Ingat kembali materi kelas X tentang besaran dan satuan, bahwa gaya merupakan besaran vektor yang memiliki nilai dan arah, sehingga harus diperhatikan metode penjumlahan vektor untuk mencari resultan gayanya.

        Jika terdapat tiga dua atau lebih muatan yang berinteraksi, maka besar gaya Coulomb salah satu muatan merupakan resultan gaya-gaya pada muatan tersebut akibat muatan lainnya. Gambar 1 menunjukkan vektor-vektor gaya Coulomb yang bekerja pada muatan q2.

        Vektor gaya Coulomb pada q2 yang disebabkan oleh muatan q1 disebut F21 (tolak menolak), vektor gaya Coulomb q2 yang disebabkan oleh muatan q3 disebut F23 (tarik menarik), dan vektor gaya Coulomb yang disebabkan oleh muatan q4 disebut F24 (tolak menolak). Tampak ada tiga vektor gaya Coulomb yang bekerja pada q2, yaitu F21, F23, dan F24, sehingga gaya total yang bekerja pada q2 merupakan resultan ketiga vektor gaya ini.

F2=F21+F23+F24+....... $F_2=F_{21}+F_{23}+F_{24}+.......$

Jika dua vektor gaya tidak segaris membentuk sudut θ $\theta$ , maka resultan gaya Coulombnya dirumuskan sebagai berikut.

F2=F221+F223+2F21⋅F23cosθ−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√ $F_2=\sqrt{F_{21}^2+F_{23}^2+2F_{21}\cdot F_{23}\cos \theta }$

        Sekarang bagaimana dengan resultan gaya Coulomb untuk muatan segaris? Mari kalian lihat Gambar 2. Tampak adanya dua vektor gaya Coulomb yang bekerja pada q3, yaitu F31 dan F32 . Vektor gaya F31 mengarah kekiri karena muatan q3 tarik menarik dengan muatan q1, sedangkan F32 mengarah kekanan karena muatan q3 tarik menarik dengan muatan q2. Gaya merupakan besaran vektor, sehingga dibutuhkan penentuan arah yang tepat, misalnya bertanda positif saat vektor gaya mengarah ke kanan dan negatif saat mengarah ke kiri. Resultan gaya yang bekerja pada muatan q3 (F3) dirumuskan sebagai berikut.

F3=−F31+F32 $F_3=-F_{31}+F_{32}$

SOAL 1

Perhatikan gambar berikut ini.

Sebuah muatan q3 mengalami gaya Coulomb yang dipengaruhi oleh muatan q1 dan q2. Jika besar gaya F32 dua kali gaya F31 dan besar F31sama dengan F , maka resultan gaya Coulomb pada muatan q3 ....

SOAL 2

Terdapat empat buah muatan yang terletak dalam satu garis seperti gambar berikut ini.

Jika besar gaya F41 = 40 N, F42 = 60 N, dan F43 = 100 N, maka besar resultan gaya Coulomb yang dialami muatan q4 adalah ....

SOAL 3

Tiga buah benda bermuatan, yang masing-masing muatannya q1 = + 5 µC, q2 = – 6 µC, dan q3 = + 10 µC, berada pada satu garis lurus seperti gambar berikut.

Resultan gaya yang dialami oleh muatan q2adalah ....

SOAL 4

Muatan P terletak di tengah-tengah antara muatan Q dan R. Jika besar muatan Q sama dengan R, maka resultan gaya muatan P sama dengan ....

SOAL 5

Terdapat tiga buah muatan yang terletak dalam satu garis seperti gambar berikut ini.

Gambar garis-garis gaya Coulomb yang dialami muatan q1 ditunjukkan oleh nomor ....

SOAL 6

Gambar berikut adalah susunan tiga buah muatan P, Q dan R yang membentuk suatu segitiga dengan sudut siku-siku di Q.

Jika gaya tarik-menarik antara muatan Q dan P sama dengan gaya tarik-menarik antara muatan Q dan R, yaitu masing-masing sebesar 5F, maka besar resultan gaya pada muatan Q adalah ...

SOAL 7

Tiga buah muatan berada di tiga buah titik A-B-C pada satu garis lurus seperti gambar berikut.

Muatan di titik A dan C berturut-turut adalah 18 µC dan – 3 µC. Jarak antara titik AB = 2 m dan BC = 1 m. Jika gaya yang bekerja pada titik C = 0 N, maka muatan yang berada di titik B adalah ....

SOAL 8

Sebuah benda bermassa 20 gr dan bermuatan + 0,18 µC digantungkan pada seutas tali yang massanya dapat diabaikan. Benda tersebut didekatkan pada muatan –1 µC dan terlihat seperti pada gambar.

Jika k = 9 × 109 Nm2/C2, g = 10 m/s2, besar tegangan tali ketika benda menyimpang adalah ....

SOAL 9

Dua buah muatan diletakan sepanjang sumbu x. Muatan qA = + 4µC pada x = – 2 cm dan muatan qB = – 16 µC pada x = 10 cm. Agar muatan qC = + 5 µC dan resultan gaya Coulomb di muatan C sama dengan nol, muatan C harus diletakan ....

SOAL 10

Berdasarkan gambar di bawah ini, resultan gaya F yang bekerja pada muatan q adalah ....

Tentang: Contoh Soal Fisika

Share:

Artikel Terkait