Gaya yang bekerja pada muatan q₃ adalah sebesar 190,7 N. Hasil ini diperoleh dengan menggambarkan muatan pada bidang dua segitiga sama sisi. Gaya total yang bekerja pada muatan ketiga merupakan penjumlahan vektor dari F₃₁ dan F₃₂. Simak penjelasan berikut.
Pembahasan
Gaya Coulomb adalah gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak dua muatan yang terpisahkan pada jarak tertentu. Gaya Coulomb dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut.
F = k q₁ q₂ / r²
dengan
F = gaya Coulomb (N)
k = konstanta = 9 × 10⁹ Nm²C⁻²
q₁ = muatan 1 (C)
q₂ = muatan 2 (C)
r = jarak antar muatan (m)
Muatan listrik ada dua jenis, yaitu muatan listrik positif (proton) dan muatan listrik negatif (elektron). Jika kedua muatan berbeda jenis, maka akan terjadi gaya tarik-menarik. Jika kedua muatan sejenis, maka akan terjadi gaya tolak-menolak.
Gaya merupakan besaran vektor. Maka untuk perhitungan beberapa gaya, dapat kita gunakan penjumlahan vektor.
Persamaan resultan 2 vektor yang membentuk sudut tertentu:
F = √(F₁² + F₂² + F₁F₂ Cos α)
Diketahui
Muatan diletakkan pada titik-titik sudut segitiga sama sisi
Panjang sisi, r = 12 cm
Muatan pertama, q₁ = 14 μC = 14 × 10⁻⁶ C
Muatan kedua, q₂ = 3,5 μC = 3,5 10⁻⁶ C
Muatan ketiga, q₃ = 20 μC = 20 10⁻⁶ C
Ditanya
Gaya yang bekerja pada muatan q₃
Penyelesaian
Perhatikan gambar di attachment!
Untuk menghitung resultan gaya di titik q₃, maka kita tentukan terlebih dahulu F₃₁ dan F₃₂.
F₃₁ = k q₃ q₁ / r²
F₃₁ = (9 × 10⁹ × 20 × 10⁻⁶ × 14 × 10⁻⁶) / (12 × 10⁻²)²
F₃₁ = (9 × 20 × 14 × 10⁻³) / (12 × 12 × 10⁻⁴)
F₃₁ = 17,5 × 10¹
F₃₁ = 175 N
F₃₂ = k q₃ q₂ / r²
F₃₂ = (9 × 10⁹ × 20 × 10⁻⁶ × 3,5 × 10⁻⁶) / (12 × 10⁻²)²
F₃₂ = (9 × 20 × 3,5 × 10⁻³) / (12 × 12 × 10⁻⁴)
F₃₂ = 4,375 × 10¹
F₃₂ = 43,75 N
Gaya yang bekerja pada muatan q₃
F = √(F₁² + F₂² + F₁F₂ Cos α)
Pada segitiga sama sisi, besar sudut dalamnya adalah 60°.
F = √(175² + 43,75² + (175)(43,75) Cos 60°)
F = √(30625 + 1914,06 + (7656,25) 1/2)
F = √(32539,06 + 3828,12)
F = √(36367,18)
F = 190,7 N
Kesimpulan
Jadi, gaya yang bekerja pada muatan q₃ adalah sebesar 190,7 N.
Pelajari lebih lanjut
1. Menentukan gaya tolak antara A dan B jika muatan A diperbesar menjadi +8q dan muatan B diperkecil menjadi 2q sedangkan jaraknya diubah menjadi 8cm: brainly.co.id/tugas/21321626
2. Menentukan besar komponen gaya menurut sumbu x dan y: brainly.co.id/tugas/21234976
3. Menentukan gaya tolak menolak atau gaya tarik menarik dari dua muatan yang diperbesar atau diperkecil muatannya dan diperpanjang atau diperpendek jaraknya: brainly.co.id/tugas/23344327
4. Menentukan gaya total dan arahnya pada 3 muatan yang berada pada sumbu x: brainly.co.id/tugas/20817602
Detail jawaban
Kelas: 12
Mapel: Fisika
Bab: Listrik Statis
Kode: 12.6.2
Kata kunci: sudut, segitiga, sama, sisi, panjang, muatan, 3, gaya, bekerja, pada, mikro, Coulomb, sisi