Contoh Soal Hukum Coulomb SMP/MTs Kelas 9 beserta Penyelesaiannya
Contoh Soal Hukum Coulomb SMP/MTs Kelas 9 beserta Penyelesaiannya – Bagi kamu yang sedang belajar di kelas 9 SMP/MTs, pemahaman tentang Hukum Coulomb adalah langkah awal yang penting dalam menjelajahi dunia fisika.
Untuk membantu kamu memahami konsep ini dengan lebih baik, dalam artikel ini, Mamikos akan menyajikan beberapa Contoh soal hukum coulomb SMP/MTs kelas 9 beserta jawabannya.
Mari kita mulai dengan meresapi dasar-dasar Hukum Coulomb dan mencoba beberapa soal yang menarik!
Rangkuman Materi
Hukum Coulomb, yang dinamai sesuai dengan penemunya, Charles Augustin de Coulomb, adalah konsep penting dalam ilmu fisika yang menjelaskan interaksi antara benda-benda yang bermuatan listrik.
Hukum ini pertama kali diungkapkan pada tahun 1780-an oleh ilmuwan fisika asal Prancis ini.
Konsep ini menjadi dasar bagi pemahaman kita tentang gaya tarik menarik dan gaya tolak menolak yang terjadi akibat muatan listrik.
Untuk menggambarkan hukum ini, digunakan rumus:
Dalam rumus ini, F adalah gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antara dua benda dengan satuan dalam Newton (N).
Q1 dan Q2 adalah muatan listrik kedua benda dengan satuan Coulomb (C), r adalah jarak antara kedua benda dengan satuan meter (m), dan k adalah konstanta pembanding dengan nilai 9 × 10⁹ Nm²/C².
Dalam Hukum Coulomb, beberapa prinsip penting yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut:
- Hubungan dengan Besar Muatan: Gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua benda bermuatan listrik akan sebanding dengan besarnya muatan keduanya. Semakin besar muatan, semakin besar pula gaya yang diberikan.
- Pengaruh Jarak: Hukum Coulomb juga menunjukkan bahwa gaya tersebut berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda. Dengan kata lain, semakin dekat benda-benda tersebut, semakin kuat gaya tarik menarik atau gaya tolak menolaknya, dan sebaliknya, semakin jauh jaraknya, semakin lemah gaya yang terjadi.
- Konsistensi Konstanta Coulomb: Konstanta pembanding k dalam rumus merupakan nilai tetap yang menunjukkan konsistensi dalam hukum ini dan membantu mengubah satuan muatan listrik ke satuan gaya.
Contoh Soal Pilihan Ganda
Soal 1
Gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan listrik yang berdekatan disebut sebagai….
a. gaya dorong
b. gaya listrik
c. gaya Faraday
d. gaya coulomb
e. gaya pegas
Jawaban: d. gaya coulomb
Soal 2
Berapakah gaya yang bekerja pada dua muatan, di mana masing-masing memiliki muatan 5 mikrokoulomb dan 6 mikrokoulomb, dan mereka terletak pada jarak 10 cm satu sama lain?
a. 9 N
b. 18 N
c. 27 N
d. 36 N
e. 45 N
Jawaban: c. 27 N
Soal 3
Jika dua muatan memiliki besaran 4 μC dan 8 μC, dan besarnya gaya Coulomb yang dialami kedua muatan adalah 80 N, berapakah jarak antara kedua muatan tersebut?
a. 120 cm
b. 60 cm
c. 30 cm
d. 12 cm
e. 6 cm
Jawaban: e. 6 cm
Soal 4
Terdapat dua benda yang bermuatan, satu dengan muatan 4 C dan yang lain 6 C, terpisah sejauh 4 m yang menghasilkan gaya F.
Jika masing-masing muatan diperbesar menjadi 3/2 kali lipat dari semula, dan jarak antara keduanya diubah menjadi setengah dari semula, berapakah gaya yang dihasilkan sekarang?
a. 1/3 F
b. 1/9 F
c. 1 F
d. 3 F
e. 9 F
Jawaban: b. 1/9 F
Soal 5
Jarak antara dua muatan, satu dengan muatan 5 C dan yang lain 4 C, adalah 3 m. Jika diketahui k = 9 × 10⁹ Nm² C⁻², berapa besarnya gaya Coulomb yang dialami kedua muatan tersebut?
a. 6 x 10¹⁰ N
b. 6 x 10 ⁹ N
c. 2 x 10¹⁰ N
d. 2 x 10 ⁹ N
e. 6 x 10 ⁻⁹ N
Jawaban: c. 2 x 10¹⁰ N
Soal 6
Berapa besar arus listrik jika muatan sebesar 60μC mengalir selama 1 menit?
a. 1 x 10⁶ A
b. 1 x 10⁻⁶ A
c. 1 x 10⁻⁵ A
d. 1 x 10⁵ A
e. 1 x 10⁻³ A
Jawaban:
Soal 7
Kuat arus listrik yang timbul dari perpindahan muatan 120 Coulomb dalam waktu 5 menit adalah….
a. 0,004 A
b. 0,004 A
c. 0,4 A
d. 4 A
e. 40 A
Jawaban: c. 0,4 A
Soal 8
Istilah untuk jumlah muatan yang mengalir per satuan waktu adalah….
a. Tegangan Listrik
b. Arus Listrik
c. Hambatan Listrik
d. Beda Potensial Listrik
e. Gaya Ohm
Jawaban: a. Tegangan Listrik
Soal 9
Dalam Hukum Coulomb, jika dua muatan positif ditempatkan satu sama lain, maka gaya antara keduanya akan….
a. Selalu tarik-menarik
b. Selalu tolak-menolak
c. Tergantung pada jarak antara muatan
d. Nol
e. Terbalik
Jawaban: b. Selalu tolak-menolak
Soal 10
Apa yang terjadi pada gaya Coulomb jika jarak antara dua benda bermuatan diperbesar menjadi dua kali lipat?
a. Gaya Coulomb tetap
b. Gaya Coulomb menjadi dua kali lipat
c. Gaya Coulomb menjadi setengahnya
d. Gaya Coulomb menjadi empat kali lipat
e. Gaya Coulomb menjadi delapan kali lipat
Jawaban: c. Gaya Coulomb menjadi setengahnya
Contoh Soal Uraian
Soal 1
Apa yang mempengaruhi besarnya gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua benda bermuatan listrik?
Jawaban: Besarnya gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik dipengaruhi oleh dua faktor utama, yaitu:
1. Besar Muatan (Q1 dan Q2): Gaya Coulomb antara dua muatan bermuatan listrik sebanding dengan besar kedua muatan tersebut.
Artinya, jika muatan pada kedua benda semakin besar, maka gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antara keduanya juga akan semakin besar.
Jika muatan positif pada salah satu benda dan muatan negatif pada benda lain, mereka akan saling tarik. Namun, jika keduanya memiliki muatan sejenis (positif-positif atau negatif-negatif), maka mereka akan saling tolak.
2. Jarak (r): Gaya Coulomb juga berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara dua benda yang bermuatan. Ini berarti bahwa semakin dekat kedua benda, gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara mereka akan semakin kuat.
Sebaliknya, jika jarak antara benda-benda tersebut semakin jauh, gaya Coulomb akan semakin lemah.
Soal 2
Di titik A yang terletak dalam medan listrik, medan listrik memiliki kuat sebesar 0,5 NC⁻¹.
Ketika sebuah benda dengan muatan listrik 0,25 C diletakkan di titik A, hitung gaya Coulomb yang bekerja pada benda tersebut!
Jawaban: Untuk menghitung gaya Coulomb yang bekerja pada benda yang diletakkan di medan listrik, rumus yang digunakan:
Rumus lanjutan yang digunakan:
F=Q⋅E
Di mana:
- F adalah gaya Coulomb yang akan kita hitung.
- Q adalah muatan benda, dalam hal ini 0,25 C.
- E adalah kuat medan listrik di titik A, yaitu 0,5 NC⁻¹.
Maka:
F=0,25C⋅0,5NC⁻¹
=0,125N
Jadi, gaya Coulomb yang bekerja pada benda dengan muatan 0,25 C yang diletakkan di titik A adalah sebesar 0,125 Newton (N).
Soal 3
Jelaskan bagaimana gaya Coulomb antara dua muatan berubah jika muatan keduanya diperbesar dan jarak antara keduanya diperkecil.
Jawaban: Gaya Coulomb antara dua muatan akan meningkat
jika muatan keduanya diperbesar. Ini berarti semakin besar muatan pada kedua
benda, gaya Coulomb antara keduanya akan semakin kuat.
Selain itu, jika jarak antara kedua muatan diperkecil, gaya Coulomb antara keduanya juga akan meningkat secara signifikan. Hal ini mengikuti hukum Coulomb yang menyatakan bahwa gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda.
Dengan demikian, jika jarak diperpendek, kuadrat jarak akan semakin kecil, dan gaya Coulomb akan meningkat.
Jadi, jika muatan keduanya diperbesar dan jarak antara keduanya diperkecil, gaya Coulomb antara keduanya akan meningkat secara signifikan.
Soal 4
Jika gaya Coulomb antara dua muatan identik A dan B sebesar 1,6 N, dan jarak antara keduanya adalah 3 cm, hitunglah besar muatan masing-masing muatan A dan B!
Jawaban: Diketahui nilai gaya Coulomb (F) sebesar
1,6 N dan jarak (r) antara muatan A dan B sebesar 3 cm, yang perlu dikonversi
ke satuan meter, yaitu 0,03 m.
Ditanya nilai muatan
masing-masing muatan A dan B (Q1 dan Q2). Karena muatan A dan B adalah identik,
kita bisa menyebut keduanya sebagai Q.
Dengan menyelesaikan rumus di atas untuk muatan Q, kita bisa menulis:
maka:
Q² = 1,6 x 10⁻¹⁰ C
Untuk mendapatkan nilai muatan (Q), kita mengambil akar kuadrat dari hasil di atas:
Q=4×10⁻⁶C
Jadi, muatan masing-masing muatan A dan B adalah sekitar 4 x 10⁻⁶ Coulomb (C), atau 0,4 µC (mikrokoulomb)
Soal 55
Dalam membran sel saraf terdapat dua muatan listrik positif. Salah satunya memiliki muatan q, sedangkan yang lainnya memiliki muatan 2q.
Kedua muatan ini terletak pada jarak 2 cm. Hitunglah gaya Coulomb yang dialami oleh kedua muatan tersebut jika q memiliki nilai sebesar 1,6 x 10⁻¹⁹ C!
Jawaban: Diketahui nilai muatan q sebesar 1,6 x 10⁻¹⁹ C dan muatan 2q (yang setara dengan 2 * 1,6 x 10⁻¹⁹ C = 3,2 x 10⁻¹⁹ C). Kedua muatan ini terletak pada jarak 2 cm, yang perlu dikonversi ke satuan meter, yaitu 0,02 m.
Rumus Hukum Coulomb untuk menghitung gaya Coulomb antara kedua muatan:
F = 1,28 x 10 ⁻⁶ N
Jadi, gaya Coulomb yang dialami oleh kedua muatan tersebut adalah sekitar 1,28 x 10 ⁻⁶ N
Penutup
Dalam belajar fisika, Hukum Coulomb adalah salah satu konsep penting yang harus dipahami oleh siswa kelas 9 SMP/MTs.
Dengan memahami konsep ini, kamu dapat menjelaskan fenomena-fenomena sehari-hari yang melibatkan interaksi benda bermuatan listrik.
Semoga contoh soal hukum coulomb SMP/MTs kelas 9 di artikel ini membantu kamu memahami konsep fisika dengan lebih baik.
Jika kamu terus berlatih dan memahami hukum Coulomb, kamu akan dapat menjawab berbagai pertanyaan seputar interaksi listrik dalam kehidupan sehari-hari.
Selamat belajar dan jangan ragu untuk terus menjelajahi dunia ilmu pengetahuan!
Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu: