Dua benda bermuatan listrik masing-masing +3q dan +2q tolak-menolak dengan

Berikut ini adalah pertanyaan dari nugrohofurn pada mata pelajaran Fisika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas

Dua benda bermuatan listrik masing-masing +3q dan +2q tolak-menolak dengan gaya F pada jarak r cm. Jika muatan kedua benda berubah menjadi +6q dan +8q sedang jarak kedua benda menjadi 1/2 r cm, gaya tolak-menolak antara kedua benda menjadi ........A. 1/6 F
B. 6 F
C. 16 F
D. 32 F

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

Dua benda bermuatan listrik masing-masing +3q dan +2q tolak-menolak dengan gaya F pada jarak r cm. Jika muatan kedua benda berubah menjadi +6q dan +8q sedang jarak kedua benda menjadi 1/2 r cm, gaya tolak-menolak antara kedua benda menjadi = D. 32 F

PEMBAHASAN

Pada soal diatas merupakan soal dari materi fisika Hukum Coulomb, dimana Gaya sebanding dengan kedua muatan dan berbanding terbalik dengan jarak pisah antar muatan. Berikut adalah rumus-rumus yang berkaitan.

Gaya Coulomb (Umum)

$\boxed{\rm F = \frac{k \times q_1 \times q_2}{{r}^{2}} }$

Gaya (F) dan jarak (r) diubah

$\boxed{\rm \frac{F_1}{F_2} = {(\frac{r_2}{r_1}) }^{2}}$

Gaya (F), muatan (q) dan jarak (r) diubah

$\boxed{ \rm \frac{F_1}{F_2} = \frac{q_1 \times q_2}{q_1 \: ' \times \: q_2 \: '} = ( {\frac{r_2}{r_1} )}^{2} }$

Keterangan:

F = gaya coulomb (N)
k = konstanta $( \rm 9 \times {10}^{9} \: N{m}^{2} / {C}^{2} )$
q1 = muatan pertama (C)
q2 = muatan kedua (C)
q1' = perubahan muatan pertama (C)
q2' = perubahan muatan kedua (C)
r = jarak (m)

PENYELESAIAN

Diketahui:

Muatan benda pertama (q1) = +3q dan (q2) = +2q
Gaya benda pertama (F) = F
Jarak benda pertama (r) = r
Muatan benda kedua (q1') = +6q dan (q2') = +8q
jarak benda kedua (r) = 1/2 r

Ditanya : Gaya tolak menolak antara kedua benda akan menjadi...?

Jawab:

Untuk penyelesaian soal ini kita dapat memakai rumus yang ketiga, karena terdapat gaya, muatan, dan jarak yang di ubah.

Gaya Tolak-Menolak

$\rm \frac{F_1}{F_2} = \frac{q_1 \times q_2 }{q_1 \: ' \times \: q_2 \: '} = {(\frac{r_2}{r_1} )}^{2}$

$\rm \frac{F}{F_2} = \frac{\not{+} 3 \not{q} \: \times \: \not{+} 2 \not{q} }{\not{+} 6 \not{q} \: \times \: \not{+} 8 \not{q}} = {(\frac{\frac{1}{2} \not{r} }{\not{r}} )}^{2}$