Hallo Teman-Teman Semua, kali ini admin akan membahas mengenai contoh soal gaya Lorentz yang sering ditemukan pada materi fisika kelas 12. Sebelum membahas soal, kita perlu mengetahui terlebih dahulu apa itu gaya Lorentz dan bagaimana cara menghitungnya.
Apa itu Gaya Lorentz?
Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul pada benda-benda yang bergerak di dalam medan magnetik dan listrik. Gaya ini dinamakan dari nama fisikawan asal Belanda, Hendrik Antoon Lorentz. Rumus untuk menghitung gaya Lorentz adalah:
F = q(v x B)
dimana:
- F = gaya Lorentz
- q = muatan benda
- v = kecepatan benda
- B = medan magnetik atau listrik
Dalam rumus ini, v dan B harus saling tegak lurus. Jika tidak, maka gaya Lorentz akan bernilai nol.
Contoh Soal Gaya Lorentz
Soal 1
Sebuah proton dengan muatan 1,6 x 10^-19 C bergerak dengan kecepatan 5 x 10^6 m/s dalam medan magnetik B yang besarnya 0,05 T. Tentukan besar gaya Lorentz yang bekerja pada proton tersebut!
Jawaban:
Diketahui:
- q = 1,6 x 10^-19 C
- v = 5 x 10^6 m/s
- B = 0,05 T
Ditanya: F?
Substitusi nilai:
F = q(v x B)
F = 1,6 x 10^-19 C x (5 x 10^6 m/s x 0,05 T)
F = 4 x 10^-14 N
Jadi, besar gaya Lorentz yang bekerja pada proton adalah sebesar 4 x 10^-14 N.
Soal 2
Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 3 x 10^7 m/s membentuk sudut 60 derajat dengan medan magnetik B yang besarnya 2 T. Tentukan besar gaya Lorentz yang bekerja pada elektron tersebut!
Jawaban:
Diketahui:
- q = -1,6 x 10^-19 C (muatan elektron)
- v = 3 x 10^7 m/s
- B = 2 T
- θ = 60 derajat
Ditanya: F?
Substitusi nilai:
F = q(v x B)sinθ
F = -1,6 x 10^-19 C x (3 x 10^7 m/s x 2 T)sin60
F = -2,8 x 10^-13 N
Jadi, besar gaya Lorentz yang bekerja pada elektron adalah sebesar -2,8 x 10^-13 N.
Penerapan Gaya Lorentz
Gaya Lorentz memiliki banyak penerapan dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu contohnya adalah pada motor listrik. Ketika arus listrik mengalir melalui kawat yang terletak di dalam medan magnetik, maka akan timbul gaya Lorentz yang menyebabkan kawat tersebut bergerak. Inilah yang membuat motor listrik dapat menghasilkan gerakan.
Contoh Soal Penerapan Gaya Lorentz
Soal 3
Sebuah kawat dengan panjang 0,5 m dan resistansi 2 ohm terletak dalam medan magnetik B yang besarnya 0,1 T. Arus listrik yang mengalir pada kawat adalah 5 A. Tentukan gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut!
Jawaban:
Diketahui:
- L = 0,5 m
- R = 2 ohm
- B = 0,1 T
- I = 5 A
Ditanya: F?
Substitusi nilai:
F = BIL
F = 0,1 T x 5 A x 0,5 m
F = 0,025 N
Jadi, besar gaya Lorentz yang bekerja pada kawat adalah sebesar 0,025 N.
Kesimpulan
Dalam fisika, gaya Lorentz sering digunakan untuk menghitung gaya yang timbul pada benda-benda yang bergerak di dalam medan magnetik dan listrik. Rumus untuk menghitung gaya Lorentz adalah F = q(v x B). Gaya Lorentz memiliki banyak penerapan dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya adalah pada motor listrik. Dalam menghitung soal-soal gaya Lorentz, perlu memperhatikan arah vektor kecepatan dan medan magnetik atau listrik agar mendapatkan hasil yang benar.
FAQ
1. Apa itu gaya Lorentz?
Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul pada benda-benda yang bergerak di dalam medan magnetik dan listrik.
2. Siapa Hendrik Antoon Lorentz?
Hendrik Antoon Lorentz adalah fisikawan asal Belanda yang namanya dijadikan sebagai nama untuk gaya ini.
3. Bagaimana rumus untuk menghitung gaya Lorentz?
Rumus untuk menghitung gaya Lorentz adalah F = q(v x B).
4. Apa penerapan gaya Lorentz dalam kehidupan sehari-hari?
Salah satu contoh penerapan gaya Lorentz dalam kehidupan sehari-hari adalah pada motor listrik.