Pembahasan Soal UN IPA SMP/MTS 2018 Materi Listrik Statis

Soal UN IPA SMP/MTS No. 22

Perhatikan gambar muatan listrik berikut!

Pada posisi tersebut terjadi gaya tolak-menolak sebesar 4 N. Kemudian kedua muatan benda diperbesar menjadi dua kali semula dan jarak keduanya diubah menjadi 10 cm. Besar gaya tolak-menolak kedua benda adalah ....

A.   2 N

B.   4 N

C.   8 N

D. 16 N

Pembahasan

Diketahui:

Gaya tolak-menolak awal (F₁) = 4 N /

Besar kedua muatan awal (q) = q₁ = q₂ = q
Besar kedua muatan akhir (q^') = q₁ = q₂ = 2q

Jarak kedua muatan awal (r₁) = 5 cm = 5 x 10^-2 m

Jarak kedua muatan akhir (r₂) = 10 cm = 10 x 10^-2 m
Ditanya: Besar gaya tolak-menolak akhir (F₂)

Jawab:
Besar gaya listrik antara dua benda bermuatan adalah:

• Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan
• Berbanding lurus dengan dengan perkalian kedua besar muatan

Secara matematis, rumusan Gaya Coulomb (F_C) dapat dituliskan sebagai berikut
F_C = k q₁.q₂ / r²
Perbandingan gaya tolak-menolak awal dan akhir.
F₂ / F₁ = (2q x 2q / q x q) (5 x 10^-2 m / 10 x 10^-2 m)²
F₂ / F₁ = (4q² / q²) (25 x 10^-4 m / 100 x 10^-4 m)
F₂ = F₁ = 4 N.

Jadi, gaya tolak-menolak akhir (F₂) adalah 4 N (B).