Soal Dan Pembahasan Hukum Gauss

FISIKA DASAR II SOAL DAN PEMBAHASAN HUKUM GAUSS FRANSISKUS ASSISI BEYORA LIWUN / 1414150005

1. a. Bera Berapa pa besar besar percep percepata atan n yang yang dial dialami ami oleh sebuah sebuah elect electro ron n pada pada meda medan n listr listrik  ik  sebesar 600 N/C ?  b. Bagaimana arah percepatan bergantung pada arah medan pada titik tersebut ? c. Bagaimana Bagaimana arah percepatan percepatan bergantu bergantung ng pada pada kecepatan kecepatan electron electron pada titik titik itu ? (Nomor 21 oal ! oal ubbab 16"# dan 16"$% halaman 2#% &isika% 'disi elima% )ilid 2% *iancoli. 'rlangga. )akarta+

Penyelesaan !

a. )ika )ika elec electr tron on dile dileta taka kan n pada pada titi titik k ters terseb ebut ut maka maka gay gaya ( F + yang yang beker, beker,aa pada pada electron adalah e'. -aka percepatannya adalah   F  eE  (1%6 x10 1 C +(600 N  / C + 12 2 a= = = 10% x10 m / s 1 m me %1 x10 kg  −

−

 b. arena electron bermuatan negati maka percepatan berla3anan dengan medan listrik. c. 4rah kecepatan kecepatan dan percepat percepatan an selalu sama maka maka arah percepata percepatan n ,ika berga bergantung ntung kecepatan akan meninggalkan medan listrik. 2. ebu ebuah ah elec electr tron on dile dilepas paska kan n dari dari kead keadaa aan n diam diam pada pada meda medan n list listrik rik seragam seragam dan dan dipercepat ke utara sebesar 12 m/det2. Berapa besar dan arah medan listrik ? (Nomor 2# oal ! oal ubbab 16"# dan 16"$% halaman 2#% &isika% 'disi elima% )ilid 2% *iancoli. 'rlangga. )akarta+ Penyelesaan !  F  = ma = (%1 x10

1

−

kg +(12m / s 2 + = 11#% x10

1

−

 N 

arena & 5 e'% maka besar medan listrik adalah   F  11# % x10 1 N  12 = = #11 x10  E  =  N  / C  1 1%6 x10 C  e −

−

−

arena electron bermuatan negati maka arah percepatan atau arah gaya yang beker,a  pada electron berla3anan dengan arah medan listrik maka arah medan listrik adalah elatan.

. -edan listrik di tengah ! tengah antara dua muatan titik yang sama tetapi berla3anan  ,enis adalah sebesar 1#0 N/C% dan ,arak antara kedua muatan tersebut adalah 16 cm. Berapa besar masing muatan ? (Nomor 2$ oal ! oal ubbab 16"# dan 16"$% halaman 2$% &isika% 'disi elima% )ilid 2% *iancoli. 'rlangga. )akarta+

Penyelesaan ! +q 0,8 m

 E  = k   E  =  E  = 2q

2q

q

+

-q

E = 1750 N/C

k 

0,8 m

Etotal

q

r 2 r 2 k  (q + q + r 2 k  (2q + r 2

=

=

 E  k  r 2

 E .r 2

=

k 

(1#0 N  / C +(0%$m+ 2 

2

2

 x10  Nm / C 

=

127%7 x10  C  −

127%7 x10  C  −

q

=

q

=

2 62%2 x10  C  −

-aka besar muatan 8 adalah "# $ %&'& ( 10 )*+ ,an -# $ %&'&(10 )*+

7. 9entukan arah dan besar medan listrik pada titik : yang ditun,ukan pada gambar 16" 70. edua muatan dipisahkan oleh ,arak 2a dan titik : ber,arak ; tegak lurus pada garis penghubung mereka. Nyatakan ,a3aban anda dalam <% ;% a% dan k. (Nomor 2 oal ! oal ubbab 16"# dan 16"$% halaman 2$% &isika% 'disi elima% )ilid 2% *iancoli. 'rlangga. )akarta+ +Q a θ

β +Q a Penyelesaan !

a

X

P

r

- QX

P Ep1

a -Q

Ep2 r Eptotal

=engan  r

5 ( ; > a +2



5 ( 00 ! @ +

maka A  Ep1

=

k 

 Ep 2

=

k 

Q r 2 Q r 2

Q

=

k 

=

k 

( x + a+ 2 Q ( x + a+ 2

-aka 'ptotal   Ep total  =  Ep1 +  Ep 2 cos β   Ep total  = k   Ep total  = k 

2Q ( x + a + 2 2Q ( x + a +

2

cos β  cos(0 0

−

θ +

. ebuah pesa3at ruang angkasa melakukan per,alanan dari bumi ke bulan yang  ,auhnya $0.000 km. :ada titik mana per,alanan tersebut medan graitasinya akan nol ? -assa bulan sekitar 1/$1 dari massa bumi. (Nomor 6 oal ! oal ubbab 16"# dan 16"$% halaman 2$% &isika% 'disi elima% )ilid 2% *iancoli. 'rlangga. )akarta+ Penyelesaan ! #80$000 %m - &

&

BUM #80$000 %m

B!la"

 E  Bumi G

=

 E  Bula n

m Bumi

=

r 2 m Bumi

($ x10

7

−

G

 x +

1 / $1($ x10 7

m Bula n r 2 =

2

−

1 / $1m Bumi  x 2

 x + 2

=

 x 2

1 / $1(1.777 x10 $

−

(116.67 x10 $

6.16 x10 7 x + $1 x 2

116.67 x10 $  x

=

− =

=

 x 2 =

$1 x 2

6.16 x10 7 x

116.67 x10 $ 6.16 x10

#6 x10 7 x +  x 2

7

=

1 x10 7 km

-aka titik dimana graitasi akan bernilai nol adalah  10.000 km dari Bulan atau 10.000 km dari Bumi.