8. Jika jarak kedua benda besarnya sama dan muatan semua benda adalah positif, gaya tolak- menolak terbesar ditunjukkan oleh .. 8C 3C - a. 3C 3C b. 4C 8C C. o 어 20 d. 10C o 어 

Gaya listrik yang timbul antara dua benda bermuatan disebut gaya Coulomb. Pada soal di atas terdapat 4 pasangan muatan yang jenisnya sama yaitu positif, namun besar muatannya berbeda-beda. Karena muatannya sejenis maka gaya yang terjadi adalah gaya tolak-menolak. Pada gaya Coulomb, besarnya gaya sebanding dengan hasil kali muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Pada soal ini jarak kedua benda untuk semua pasangan sama besar.

Identifikasi konsep

Dua muatan listrik yang saling berdekatan akan mengalami interaksi. Interaksi antarmuatan listrik dapat berupa gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak. Dua muatan sejenis akan tolak menolak, sedangkan dua muatan berbeda jenis akan tarik menarik. Perhatikan gambar di bawah ini.
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-81/ChapId-667/LessonId-1518/ModuleId-2/QuestionCode-21G2JTRLTC8/Gaya Coulomb antara dua muatan.png" />

Peristiwa tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan disebabkan oleh gaya Coulomb. Hukum Coulomb menyatakan, besar gaya listrik (F) antara dua benda bermuatan \(q_{1}\) dan \(q_{2}\) yang terpisah sejauh r adalah sebanding dengan hasil kali kedua muatan itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Secara matematis, persamaan gaya Coulomb dituliskan sebagai berikut.

\(F=k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)

Keterangan
F = gaya Coulomb (N)
k = konstanta elektrostatis \(\left(9\times10^{9}\frac{Nm^{2}}{C^{2}}\right)\)
\(q_{1},q_{2}\) = muatan listrik (C)
r = jarak antar muatan (m)

Dari soal diketahui,
Pada gambar (a)
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-81/ChapId-667/LessonId-1518/ModuleId-2/QuestionCode-21G2JTRLTC8/(a) r sama.png" />

\(q_{1}=3C\)
\(q_{2}=8C\)
karena semua jarak antar muatan sama maka kita dapat misalkan,
r = r
k = k
sehingga,
\(F=k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)

\(F=k\frac{3\times8}{r^{2}}=24\frac{k}{r^{2}}\)

Pada gambar (b)
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-81/ChapId-667/LessonId-1518/ModuleId-2/QuestionCode-21G2JTRLTC8/(b) r sama.png" />

\(q_{1}=3C\)
\(q_{2}=3C\)
r = r
k = k
sehingga,
\(F=k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)

\(F=k\frac{3\times3}{r^{2}}=9\frac{k}{r^{2}}\)

Pada gambar (c)
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-81/ChapId-667/LessonId-1518/ModuleId-2/QuestionCode-21G2JTRLTC8/(c) r sama.png" />

\(q_{1}=4C\)
\(q_{2}=8C\)
r = r
k = k
sehingga,
\(F=k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)

\(F=k\frac{4\times8}{r^{2}}=32\frac{k}{r^{2}}\)

Pada gambar (d)
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-81/ChapId-667/LessonId-1518/ModuleId-2/QuestionCode-21G2JTRLTC8/(d) r sama.png" />

\(q_{1}=10C\)
\(q_{2}=2C\)
r = r
k = k
sehingga,
\(F=k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)

\(F=k\frac{10\times2}{r^{2}}=20\frac{k}{r^{2}}\)

Pembahasan identifikasi masalah dan solusi

Dengan demikian, gaya tolak menolak terbesar diberikan oleh muatan 4C dan 8C yaitu sebesar \(32\frac{k}{r^{2}}\). Pilihan jawaban yang benar adalah (c).