Fenomena interaksi antara dua buah muatan adalah salah satu konsep dasar dalam fisika, terutama dalam elektrodinamika. Untuk memahami perubahan yang terjadi pada gaya Coulomb ketika jarak antara dua muatan diubah, kita perlu memahami persamaan gaya Coulomb terlebih dahulu.
Gaya Coulomb dapat dihitung menggunakan rumus:
F = k * |q1*q2| / r^2
di mana:
- F adalah besar gaya Coulomb
- k adalah konstanta Coulomb (k = 8.99 x 10^9 N m^2/C^2)
- q1 dan q2 adalah muatan-muatan yang berinteraksi
- r adalah jarak antara dua muatan
Dalam kondisi awal, jarak antara dua muatan adalah r, dan besar gaya Coulomb adalah F. Selanjutnya, jika jarak antara dua muatan diubah menjadi 2r, maka dapat kita hitung besar gaya Coulomb dalam kondisi baru tersebut.
Berdasarkan persamaan gaya Coulomb, jika jarak digandakan, besar gaya Coulomb akan menjadi seperempat dari sebelumnya. Ini terjadi karena dalam pembilang rumus gaya Coulomb, tidak ada unsur jarak, sedangkan dalam penyebut, jarak dikuadratkan. Oleh karena itu, jika jarak digandakan, maka pembilang tetap, sedangkan penyebut menjadi empat kali lebih besar (karena (2r)^2 = 4r^2).
Sehingga, jika dua buah muatan dengan besar muatan q yang terpisah sejauh r memiliki gaya Coulomb sebesar F, dan jarak kedua muatan diubah menjadi dua kali jarak awal (menjadi 2r), maka besar gaya Coulomb yang dialami menjadi F/4.
Jadi, jawaban dari soal tersebut adalah F/4.
