SOAL DAN PENYELESAIAN GAYA COULOMB
Soal gaya Coulomb no. 1. Dua muatan listrik, P dan Q yang terpisah sejauh 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 Nm2C-2 ) , gaya listrik yang terjadi adalah ….
A. 56 N
B. 40 N
C. 32 N
D. 16 N
E. 8 N
Penyelesaian Fisika : FF′=(r′r)28F′=(510)28F′=14F′=32N
Soal gaya coulomb no. 2. Dua muatan titik yang sejenis dan sama besar QA = QB = 10-8 C berada pada jarak 10 cm satu dari yang lain. Jika 14πϵo = 9 x 109 Nm/C2, maka gaya tolak yang dialami kedua muatan itu adalah ….
A. 9 x 10-4 N
B. 9 x 10-9 N
C. 9 x 10-5 N
D. 9 x 103 N
E. 9 x 107 N
Penyelesaian Fisika : F=kQA⋅QBr2=9⋅109×1⋅10−8×1⋅10−8(10×10−2)2=9⋅10−71⋅10−2=9×10−5N
Soal gaya coulomb no. 3. Tiga muatan yang sama terletak pada sudut-sudut sebuah segitiga sama sisi. Apabila gaya antara dua muatan itu F, besarnya gaya pada setiap muatan adalah ….
A. Nol
B. √2F
C.√3F
D. 2F
E. 3F
Penyelesaian Fisika : R=√F2+F2+2F⋅F⋅cosθ=√2F2+2F2⋅12=√3F2=√3F
Soal gaya coulomb no. 4. Dua buah muatan listrik masing-masing besarnya Q1 dan Q2. Jika jarak kedua muatan r dan k adalah tetapan kelistrikan yang besarnya 9 x 109 N.m2C-2, maka besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara Q1 dan Q2 adalah ….
A. berbanding lurus dengan r, Q1, dan Q2
B. berbanding lurus dengan r dan berbanding terbalik dengan Q1
C. berbanding lurus dengan Q1 dan berbanding terbalik dengan r
D. berbanding lurus dengan Q1 dan berbanding terbalik dengan r2
E. berbanding terablik dengan r dan berbanding terbalik dengan Q1
Penyelesaian Fisika : Sesuai persamaan gaya Coulomb : F=kQ1Q2r2 , gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara Q1 dan Q2 adalah berbanding lurus dengan Q1 dan berbanding terbalik dengan r2.
Soal gaya coulomb no. 5. Dua partikel bermuatan 3 nC dan 12 nC. Supaya gaya tolak kedua partikel besarnya 0,081 N, maka partikel tersebut harus terpisah sejauh ….
A. 0,2 mm
B. 0,4 mm
C. 0,8 mm
D. 2 mm
E. 4 mm
Penyelesaian Fisika : F=kq1⋅q2r20,081=9⋅109×3⋅10−9×12⋅10−9r2r2=3,24⋅10−78,1⋅10−2=4⋅10−6r=2⋅10−3m=2mm
Soal gaya coulomb no. 6. Perhatikan gambar berikut.

Agar pada muatan -2 C gaya elektrostatik bernilai nol, nilai x adalah ….
A. 3 cm
B. 4 cm
C. 5 cm
D. 6 cm
E. 7 cm
Penyelesaian Fisika : Perhatikan juga gambar berikut:

Agar gaya pada Q2 bernilai nol, maka:F1=F2kq1q2r21=kq2q3r22q1x2=q3(18−x)24x2=16(18−x)2⇒ akarkan kiri dan kanan2x=418−x4x=36−2x6x=36x=6cmCara WOW dari Pak Dimpun:x=R√Q1√Q1+√Q2x=18√4√4+√16x=18(2)2+4=6cm
Soal gaya coulomb no. 7. Dua benda bermuatan +q1 dan +q2 berjarak r.
Grafik yang menyatakan hubungan gaya interaksi kedua muatan (F) dengan jarak (r) adalah ….
Penyelesaian Fisika : Karena :F∼1r2 , maka grafik yang benar adalah B
Soal gaya coulomb no. 8. Sebuah partikel bermuatan Q3 = +5 μC diletakkan di tengah-tengah antara partikel-partikel bermuatan Q1 = -9 μC dan Q2 = -4 μC yang berjarak 50 cm seperti gambar berikut.
Soal gaya coulomb no. 7. Dua benda bermuatan +q1 dan +q2 berjarak r.

Grafik yang menyatakan hubungan gaya interaksi kedua muatan (F) dengan jarak (r) adalah ….
Penyelesaian Fisika : Karena :F∼1r2 , maka grafik yang benar adalah B
Soal gaya coulomb no. 8. Sebuah partikel bermuatan Q3 = +5 μC diletakkan di tengah-tengah antara partikel-partikel bermuatan Q1 = -9 μC dan Q2 = -4 μC yang berjarak 50 cm seperti gambar berikut.

Gaya yang dialami oleh Q3 adalah ….
A. 6,2 N mendekati Q1
B. 6,2 N mendekati Q2
C. 3,6 N mendekati Q1
D. 3,6 N mendekati Q2
E. 4,5 N mendekati Q1
Penyelesaian Fisika :
Perhatikan gambar berikut.

F13=kq3⋅q1r213=9⋅109×5⋅10−6×9⋅10−6(25×10−2)2=6,48N arah ke kananF23=kq3⋅q2r223=9⋅109×5⋅10−6×4⋅10−6(25×10−2)2=2,88N arah ke kiriFtot=F13+F23=6,48−2,88=3,6N ke kanan - mendekati Q2
Soal gaya coulomb no. 9. UMPTN 1995 Rayon A - Sebuah benda bermassa 20 g dan bermuatan q = 0,5 μC, digantungkan pada seutas tali ringan yang massanya dapat diabaikan. Tepat di sebelah kanan benda pada jarak pada jarak 15 cm diletakkan muatan q1 = – 1 μC yang menyebabkan posisi benda menjadi seperti pada gambar berikut ini.

Jika diketahui 14πϵo = 9 x 109 Nm/C2 dan g = 10 m/s2, maka tegangan pada tali mendekati harga …..
A. 0,20 N
B. 0,24 N
C. 0,28 N
D. 0,30 N
E. 0,40 N
Penyelesaian Fisika :

Gaya Coulomb yang dialami muatan q tersebut : F=kq⋅q1r2=9⋅109×0,5⋅10−6×1⋅10−6(15⋅10−2)2=4,5⋅10−32,25⋅10−2=0,2NBerdasarkan gambar : ΣFx=0Tx=F=0,2NΣFy=0Ty=WTy=mg=0,2N Maka besar tegangan talinya :T=√T2x+T2y=√0,22+0,22=0,2√2=0,28N
Soal gaya coulomb no. 10. Sebuah segitiga sama sisi dengan panjang sisi 30 cm terletak di udara. Pada titik-titik sudut A, B, dan C berturut-turut terdapat muatan listrik sebesar 2 x 10-6 C, 2 x 10-6 C, dan 2 x 10-4 C, maka besarnya gaya Coulomb di titik C adalah ….
A. 40 N
B. 40√2 N
C. 40√3 N
D. 80 N
E. 120 N
Penyelesaian Fisika : Perhatikan gambar berikut :
Soal gaya coulomb no. 9. UMPTN 1995 Rayon A - Sebuah benda bermassa 20 g dan bermuatan q = 0,5 μC, digantungkan pada seutas tali ringan yang massanya dapat diabaikan. Tepat di sebelah kanan benda pada jarak pada jarak 15 cm diletakkan muatan q1 = – 1 μC yang menyebabkan posisi benda menjadi seperti pada gambar berikut ini.

A. 0,20 N
B. 0,24 N
C. 0,28 N
D. 0,30 N
E. 0,40 N
Penyelesaian Fisika :

Gaya Coulomb yang dialami muatan q tersebut : F=kq⋅q1r2=9⋅109×0,5⋅10−6×1⋅10−6(15⋅10−2)2=4,5⋅10−32,25⋅10−2=0,2NBerdasarkan gambar : ΣFx=0Tx=F=0,2NΣFy=0Ty=WTy=mg=0,2N Maka besar tegangan talinya :T=√T2x+T2y=√0,22+0,22=0,2√2=0,28N
Soal gaya coulomb no. 10. Sebuah segitiga sama sisi dengan panjang sisi 30 cm terletak di udara. Pada titik-titik sudut A, B, dan C berturut-turut terdapat muatan listrik sebesar 2 x 10-6 C, 2 x 10-6 C, dan 2 x 10-4 C, maka besarnya gaya Coulomb di titik C adalah ….
A. 40 N
B. 40√2 N
C. 40√3 N
D. 80 N
E. 120 N
Penyelesaian Fisika : Perhatikan gambar berikut :

Besar FCA : FCA=kqC⋅qAr2CA=9⋅109×2⋅10−4×2⋅10−6(30⋅10−2)2=3,69⋅10−2=40N Besar FCB : FCB=kqC⋅qBr2CB=9⋅109×2⋅10−4×2⋅10−6(30⋅10−2)2=3,69⋅10−2=40N Gaya Coulomb total di titik C : Ftot=√F2CA+F2CB+2FCAFCBcosθ=√402+402+2⋅40⋅40⋅cos60=√3600+3600+3600=√3600⋅3=40√3N