Kumpulan SOal Hukum Coulomb Fisika Kelas 9 SMP dan pembahasannya

soal mengenai Hukum Coulomb untuk SMP kelas 9 dengan variasi pertanyaan beserta jawabannya:

1. Dua muatan masing-masing 4 μC dan 6 μC dipisahkan pada jarak 2 meter. Berapakah gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara kedua muatan tersebut? (Gunakan konstanta Coulomb $k = 9 \times 10^9 \, \text{Nm}^2/\text{C}^2$)

Jawaban:
$F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{(4 \times 10^{-6}) \cdot (6 \times 10^{-6})}{2^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{24 \times 10^{-12}}{4}$
$F = 54 \times 10^{-3} \, \text{N}$
Jadi, gaya antara kedua muatan adalah 0,054 N.

2. Jika jarak antara dua muatan yang sejenis diperkecil menjadi setengahnya, bagaimana perubahan gaya listrik antara kedua muatan tersebut?

Jawaban:
Menurut Hukum Coulomb, gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Jika jaraknya diperkecil menjadi setengahnya, maka gaya akan menjadi $\frac{1}{(1/2)^2} = 4$ kali lebih besar.

3. Dua muatan masing-masing 3 μC dan 9 μC saling berjarak 0,5 meter. Berapakah gaya listrik yang bekerja antara keduanya?

Jawaban:
$F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{(3 \times 10^{-6}) \cdot (9 \times 10^{-6})}{0.5^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{27 \times 10^{-12}}{0.25}$
$F = 972 \times 10^{-3} \, \text{N}$
Jadi, gaya antara kedua muatan adalah 0,972 N.

4. Jika jarak antara dua muatan adalah 10 cm dan gaya tolak-menolak yang terjadi adalah 2 N, berapakah besar salah satu muatan jika yang lainnya sebesar 5 μC?

Jawaban:
$F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$
$2 = 9 \times 10^9 \cdot \frac{5 \times 10^{-6} \cdot q_2}{(0.1)^2}$
$q_2 = \frac{2 \times 0.01}{9 \times 10^9 \cdot 5 \times 10^{-6}}$
$q_2 = \frac{0.02}{45} \times 10^3$
$q_2 \approx 4.44 \times 10^{-6} \, \text{C}$ atau 4,44 μC.

5. Jika dua muatan identik diletakkan pada jarak 3 meter dan menghasilkan gaya sebesar 0,03 N, berapakah besar masing-masing muatan?

Jawaban:
$F = k \cdot \frac{q^2}{r^2}$
$0.03 = 9 \times 10^9 \cdot \frac{q^2}{9}$
$q^2 = \frac{0.03 \times 9}{9 \times 10^9}$
$q^2 = 3 \times 10^{-11}$
$q = \sqrt{3 \times 10^{-11}}$
$q \approx 5.48 \times 10^{-6} \, \text{C}$ atau 5,48 μC.

6. Sebuah muatan sebesar 2 μC diletakkan pada jarak 4 meter dari muatan lain sebesar 8 μC. Berapakah gaya listrik yang dialami oleh kedua muatan tersebut?

Jawaban:
$F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{(2 \times 10^{-6}) \cdot (8 \times 10^{-6})}{4^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{16 \times 10^{-12}}{16}$
$F = 9 \times 10^{-3} \, \text{N}$
Jadi, gaya antara kedua muatan adalah 0,009 N.

7. Jika dua muatan identik menghasilkan gaya listrik sebesar 2 N ketika dipisahkan sejauh 1 meter, berapakah gaya yang akan terjadi jika jarak antara kedua muatan ditambah menjadi 2 meter?

Jawaban:
Menurut Hukum Coulomb, gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Jika jarak menjadi dua kali lipat, maka gaya akan menjadi $\frac{1}{2^2} = \frac{1}{4}$ dari gaya awal.
Gaya baru = $\frac{2}{4} = 0.5 \, \text{N}$.

8. Dua muatan sebesar 6 μC dan 2 μC dipisahkan sejauh 3 meter. Berapakah besar gaya listrik antara kedua muatan tersebut?

Jawaban:
$F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{(6 \times 10^{-6}) \cdot (2 \times 10^{-6})}{3^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{12 \times 10^{-12}}{9}$
$F = 12 \times 10^{-3} \, \text{N}$
Jadi, gaya antara kedua muatan adalah 0,012 N.

9. Dua muatan tolak-menolak dengan gaya sebesar 0,04 N ketika jarak antara keduanya adalah 2 meter. Jika jarak antara keduanya diubah menjadi 1 meter, berapakah gaya yang terjadi?

Jawaban:
Gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Jika jarak diperkecil menjadi setengah, maka gaya menjadi 4 kali lebih besar:
Gaya baru = $0.04 \times 4 = 0.16 \, \text{N}$.

10. Dua muatan masing-masing 7 μC dan 9 μC dipisahkan sejauh 0,8 meter. Hitung gaya listrik yang bekerja di antara kedua muatan tersebut.

Jawaban:
$F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{(7 \times 10^{-6}) \cdot (9 \times 10^{-6})}{(0.8)^2}$
$F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{63 \times 10^{-12}}{0.64}$
$F = 8.86 \times 10^{-2} \, \text{N}$
Jadi, gaya antara kedua muatan adalah 0,0886 N.

Semoga soal dan jawaban ini membantu!