Ada beberapa jenis gaya yang berhubungan dengan sains. Fisikawan prihatin dengan empat gaya fundamental: gaya gravitasi, gaya nuklir lemah, gaya nuklir kuat, dan gaya elektromagnetik. Gaya elektrostatik dikaitkan dengan gaya elektromagnetik.
Definisi gaya elektrostatik
Gaya elektrostatik adalah gaya tarik-menarik atau tolakan antar partikel yang disebabkan oleh muatan listriknya. Gaya ini juga disebut gaya Coulomb atau interaksi Coulomb, dan dinamai menurut fisikawan Prancis Charles-Augustin de Coulomb, yang mendeskripsikan gaya tersebut pada tahun 1785.
Bagaimana cara kerja gaya elektrostatis?
Gaya elektrostatik bekerja pada jarak kira-kira sepersepuluh diameter inti atom atau 10 -16 m. Muatan sejenis tolak menolak, sedangkan muatan sejenis tarik-menarik. Misalnya, dua proton bermuatan positif saling tolak, seperti halnya dua kation, dua elektron bermuatan negatif, atau dua anion. Proton dan elektron tertarik satu sama lain, seperti halnya kation dan anion.
Mengapa proton tidak menempel pada elektron?
Sementara proton dan elektron tertarik oleh gaya elektrostatis, proton tidak meninggalkan inti untuk bergabung dengan elektron karena mereka terikat satu sama lain dan dengan neutron oleh gaya nuklir kuat . Gaya nuklir kuat jauh lebih kuat daripada gaya elektromagnetik, tetapi bekerja pada jarak yang jauh lebih pendek.
Dalam arti tertentu, proton dan elektron bersentuhan dalam atom karena elektron memiliki sifat partikel dan gelombang. Panjang gelombang elektron sebanding ukurannya dengan atom, sehingga elektron tidak bisa lebih dekat dari sebelumnya.
Perhitungan gaya elektrostatik menggunakan hukum Coulomb
Intensitas atau gaya tarik-menarik atau tolakan antara dua benda bermuatan dapat dihitung dengan menggunakan hukum Coulomb :
F = kq 1 q 2 / r 2
Di sini, F adalah gaya, k adalah faktor kesebandingan, q 1 dan q 2 adalah dua muatan listrik, dan r adalah jarak antara pusat kedua muatan . Dalam sistem satuan sentimeter-gram-sekon, k sama dengan 1 dalam ruang hampa. Dalam sistem satuan meter-kilogram-sekon (SI), k dalam ruang hampa adalah 8,98 × 109 newton meter persegi per coulomb persegi. Sementara proton dan ion memiliki ukuran terukur, hukum Coulomb memperlakukannya sebagai muatan titik.
Penting untuk dicatat bahwa gaya antara dua muatan berbanding lurus dengan besarnya masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.
Verifikasi hukum Coulomb
Anda dapat menyiapkan percobaan yang sangat sederhana untuk memverifikasi hukum Coulomb. Tangguhkan dua bola kecil dengan massa yang sama dan muatan dari untaian massa yang dapat diabaikan. Tiga gaya akan bekerja pada bola: berat (mg), tegangan tali (T) dan gaya listrik (F). Karena bola memiliki muatan yang sama, mereka akan saling tolak. Dalam kesetimbangan:
T sin θ = F dan T cos θ = mg
Jika hukum Coulomb benar:
F = mgtan θ
Pentingnya hukum Coulomb
Hukum Coulomb sangat penting dalam kimia dan fisika karena menjelaskan gaya antar bagian atom dan antara atom , ion , molekul, dan bagian molekul. Ketika jarak antara partikel bermuatan atau ion bertambah, gaya tarik atau tolak menolak di antara mereka berkurang dan pembentukan ikatan ionik menjadi kurang menguntungkan. Ketika partikel bermuatan lebih dekat satu sama lain, energi meningkat dan ikatan ion lebih menguntungkan.
Poin Kunci: Gaya Elektrostatis
- Gaya elektrostatik juga dikenal sebagai gaya Coulomb atau interaksi Coulomb.
- Ini adalah gaya tarik-menarik atau tolakan antara dua benda bermuatan listrik.
- Muatan sejenis tolak-menolak sedangkan muatan sejenis tarik-menarik.
- Hukum Coulomb digunakan untuk menghitung intensitas gaya antara dua muatan.
referensi tambahan
- Coulomb, Charles Augustin (1788) [1785]. ” First mémoire sur l’électricité et le magnetisme “. Sejarah Royal Academy of Sciences. Percetakan Kerajaan. P. 569–577.
- Stuart, José (2001). “Teori Elektromagnetik Menengah”. Ilmuwan Dunia. P. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
- Tipler, Paul A.; Terbang, Gen (2008). “Fisika untuk ilmuwan dan insinyur”. (edisi ke-6) New York: WH Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-8964-2.
- Muda, Hugo D.; Freedman, Roger A. (2010). “Fisika Universitas Sears dan Zemansky: Dengan Fisika Modern.” (edisi ke-13) Addison-Wesley (Pearson). ISBN 978-0-321-69686-1.
