9 Contoh soal Pemuaian
1. Selembar baja pada suhu 20oC memiliki ukuran seperti pada gambar. Jika koefisien muai panjang baja 10-5 oC-1 maka pertambahan luas pada suhu 60oC adalah…
A. 0,08 cm2
B. 0,16 cm2
C. 0,24 cm2
d.0,36cm2
E. 0,64 cm2
Diskusija
Poznato je :
Panjang baja = 40 cm
Lebar baja = 20 cm
Luas baja mula-mula (Ao) = (40)(20) = 800 cm2
Koefisien muai panjang (α) baja = 10-5 oC-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2 x 10-5 oC-1
Temperaturna razlika (ΔT) = 60oC - 20oC = 40oC
Pitao : Pertambahan luas baja pada suhu 60oC
Jawab :
Rumus pemuaian luas :
ΔA = β Ao ΔT
Opis formule:
ΔA = pertambahan luas, β = koefisien muai luas, Ao = luas mula-mula, ΔT = perubahan suhu = suhu akhir – suhu awal
Pertambahan luas baja :
ΔA = β Ao ΔT
ΔA = (2 x 10-5)(800)(40) = 0,64 cm
Tačan odgovor je E.
2. Pelat besi pada suhu 20oC memiliki ukuran seperti gambar. Bila suhunya dinaikkan menjadi 100oC dan koefisien muai panjang besi 1,1 x 10-7 oC-1, maka luasnya sekarang menjadi…
A. 4,0000106 m2
B. 4,0000140 m2
C. 4,0000376 m2
D. 4,0000704 m2
E. 4,0000726 m2
Diskusija
Poznato je :
Panjang besi = 2 m
Lebar besi = 2 m
Luas besi mula-mula (Ao) = (2)(2) = 4 m2
Koefisien muai panjang (α) besi = 1,1 x 10-7 oC-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2,2 x 10-7 oC-1
Temperaturna razlika (ΔT) = 100oC - 20oC = 80oC
Pitao : Luas besi pada suhu 100oC
Jawab :
Pertambahan luas besi :
ΔA = β Ao ΔT
ΔA = (2,2 x 10-7)(4)(80) = 704 x 10-7 = 0,0000704 m2
Luas besi :
Luas besi = luas awal + pertambahan luas
Luas besi = 4 m2 + 0,0000704m2
Luas besi = 4,0000704 m2
Tačan odgovor je D.
3. Sebuah plat terbuat dari perunggu (α = 18.10-6 oC-1) pada suhu 0oC mempunyai ukuran seperti gambar. Jika plat tersebut dipanaskan sampai 80 oC, maka pertambahan luas plat adalah sebesar…
A. 0,576.10-4 m2
B. 1,152.10-4 m2
C. 2,304.10-4 m2
D. 3,456.10-4 m2
E. 4,608.10-4 m2
Diskusija
Poznato je :
Panjang perunggu = 40 cm = 0,4 meter
Lebar perunggu = 20 cm = 0,2 meter
Luas perunggu mula-mula (Ao) = (0,4)(0,2) = 0,08 m2
Koefisien muai panjang (α) perunggu = 18 x 10-6 oC-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 36 x 10-6 oC-1
Temperaturna razlika (ΔT) = 80oC - 0oC = 80oC
Pitao : Pertambahan luas perunggu pada suhu 80oC
Jawab :
Pertambahan luas perunggu :
ΔA = β Ao ΔT
ΔA = (36 x 10-6)(0,08)(80) = 230,4 x 10-6 = 2,304 x 10-4 m2
Tačan odgovor je C.
4. Sebuah bejana aluminium 2000 cm3, diisi air penuh pada suhu awal 0oC. Kemudian bejana ini dipanaskan sampai suhunya menjadi 90oC. Jika koefisien muai panjang aluminium 24 x 10-6 (oC)-1 dan koefisien muai volume air 6,3 x 10-4 (oC)-1, volume air yang tumpah adalah….
A. 100,94 cm3
B. 100,84 cm3
C. 100,64 cm3
d.100,54cm3
E. 100,44 cm3
Diskusija
Poznato je da:
Volume awal bejana aluminium dan air (Vo) = 2000 cm3 = 2 x 103 cm3
Suhu awal bejana aluminium dan air (T1) = 0oC
Suhu akhir bejana aluminium dan air (T2) = 90oC
Koeficijent linearnog širenja aluminija (α) = 24 x 10-6 (oC)-1
Koefisien muai volume aluminium (γ) = 3α = 3 (24 x 10-6 (oC)-1 ) = 72 x 10-6 oC-1
Koefisien muai volume air (γ) = 6,3 x 10-4 (oC)-1
Pitao/la: Volume air yang tumpah
Odgovor:
Rumus pemuaian volume :
V = Vo + γ Vo ΔT
V - Vo = γ Vo ΔT
ΔV = γ Vo ΔT
Informacije:
V = volume akhir, Vo = volume awal, ΔV = perubahan volume, γ = koefisien muai volume, ΔT = perubahan suhu.
Hitung perubahan volume bejana aluminium :
ΔV = γ Vo ΔT = (72 x 10-6)(2 x 103)(90) = 12960 x 10-3 = 12,960 cm3
Hitung perubahan volume air :
ΔV = γ Vo ΔT = (6,3 x 10-4)(2 x 103)(90) = 1134 x 10-1 = 113,4 cm3
Perubahan volume air lebih besar daripada bejana aluminium sehingga sebagian air tumpah.
Hitung volume air yang tumpah :
113,4 cm3 - 12,960 cm3 = 100,44 cm3
Tačan odgovor je E.
5. Sebatang logam dipanaskan sehingga suhunya 80oC panjangnya menjadi 115 cm. Jika koefisien muai panjang logam 3.10-3 oC-1 dan suhu mula-mula logam 30oC, maka panjang mula-mula logam adalah….
A. 100 cm
B. 101,5 cm
C. 102 cm
d.102,5cm
E. 103 cm
Diskusija
Poznato je da:
Početna temperatura (T1) = 30oC
Konačna temperatura (T2) = 80oC
Promjena temperature (ΔT) = 80oC - 30oC = 50oC
Koefisien muai panjang logam (α) = 3.10-3 oC-1
Panjang akhir logam (L) = 115 cm
Ditanya : Panjang logam mula-mula (Lo)
Odgovor:
Formula za proširenje dužine:
L = Lo + ΔL
L = Lo + αLo ΔT
L = Lo (1 + α ΔT)
115 = Lo (1 + (3.10-3.50) )
115 = Lo (1 + (150.10-3))
115 = Lo (1 + 0,15)
115 = Lo (1,15)
Lo = 115/1,15
Lo = 100 cm
Tačan odgovor je A.
6. Suatu batang kuningan mula-mula panjangnya 40 cm. Saat dipanaskan pada suhu 80oC panjangnya menjadi 40,04 cm. Jika koefisien muai panjang kuningan 2,0 x 10-5 oC-1 maka suhu awal batang kuningan tersebut adalah….
A. 20 oC
B. 22 oC
C. 25 oC
D. 30 oC
E. 50 oC
Diskusija
Poznato je da:
Konačna temperatura (T2) = 80oC
Početna dužina (Lo) = 40 cm
Panjang akhir (L) = 40,04 cm
Pertambahan panjang (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm
Koefisien muai panjang kuningan (α) = 2,0 x 10-5 oC-1
Ditanya : Suhu awal (T1)
Odgovor:
Rumus pemuaian logam :
L = Lo + αLo ΔT
L – Lo = αLo ΔT
ΔL = αLo ΔT
ΔL = αLo (T2 - T1)
0,04 = (2,0 x 10-5) (40)(80 – T1)
0,04 = (80 x 10-5)(80 – T1)
0,04 = 0,0008 (80 – T1)
0,04 = 0,064 – 0,0008 T1
0,0008 T1 = 0,064 - 0,040
0,0008 T1 = 0,024
T1 = 30oC
Tačan odgovor je D.
7. Selembar baja pada suhu 20oC memiliki ukuran seperti pada gambar. Jika koefisien muai panjang baja 10-5 oC-1 maka pertambahan luas pada suhu 60oC adalah…
A. 0,08 cm2
B. 0,16 cm2
C. 0,24 cm2
d.0,36cm2
E. 0,64 cm2
Diskusija
Ovo pitanje je povezano sa pemuaian.
Poznato je :
Panjang baja = 40 cm
Lebar baja = 20 cm
Luas baja mula-mula (Ao) = (40)(20) = 800 cm2
Koefisien muai panjang (α) baja = 10-5 oC-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2 x 10-5 oC-1
Temperaturna razlika (ΔT) = 60oC - 20oC = 40oC
Pitao : Pertambahan luas baja pada suhu 60oC
Jawab :
Rumus pemuaian luas :
ΔA = β Ao ΔT
Opis formule:
ΔA = pertambahan luas, β = koefisien muai luas, Ao = luas mula-mula, ΔT = perubahan suhu = suhu akhir – suhu awal
Pertambahan luas baja :
ΔA = β Ao ΔT
ΔA = (2 x 10-5)(800)(40) = 0,64 cm
Tačan odgovor je E.
8. Pelat besi pada suhu 20oC memiliki ukuran seperti gambar. Bila suhunya dinaikkan menjadi 100oC dan koefisien muai panjang besi 1,1 x 10-7 oC-1, maka luasnya sekarang menjadi…
A. 4,0000106 m2
B. 4,0000140 m2
C. 4,0000376 m2
D. 4,0000704 m2
E. 4,0000726 m2
Diskusija
Poznato je :
Panjang besi = 2 m
Lebar besi = 2 m
Luas besi mula-mula (Ao) = (2)(2) = 4 m2
Koefisien muai panjang (α) besi = 1,1 x 10-7 oC-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2,2 x 10-7 oC-1
Temperaturna razlika (ΔT) = 100oC - 20oC = 80oC
Pitao : Luas besi pada suhu 100oC
Jawab :
Pertambahan luas besi :
ΔA = β Ao ΔT
ΔA = (2,2 x 10-7)(4)(80) = 704 x 10-7 = 0,0000704 m2
Luas besi :
Luas besi = luas awal + pertambahan luas
Luas besi = 4 m2 + 0,0000704m2
Luas besi = 4,0000704 m2
Tačan odgovor je D.
9. Sebuah plat terbuat dari perunggu (α = 18.10-6 oC-1) pada suhu 0oC mempunyai ukuran seperti gambar. Jika plat tersebut dipanaskan sampai 80 oC, maka pertambahan luas plat adalah sebesar…
A. 0,576.10-4 m2
B. 1,152.10-4 m2
C. 2,304.10-4 m2
D. 3,456.10-4 m2
E. 4,608.10-4 m2
Diskusija
Poznato je :
Panjang perunggu = 40 cm = 0,4 meter
Lebar perunggu = 20 cm = 0,2 meter
Luas perunggu mula-mula (Ao) = (0,4)(0,2) = 0,08 m2
Koefisien muai panjang (α) perunggu = 18 x 10-6 oC-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 36 x 10-6 oC-1
Temperaturna razlika (ΔT) = 80oC - 0oC = 80oC
Pitao : Pertambahan luas perunggu pada suhu 80oC
Jawab :
Pertambahan luas perunggu :
ΔA = β Ao ΔT
ΔA = (36 x 10-6)(0,08)(80) = 230,4 x 10-6 = 2,304 x 10-4 m2
Tačan odgovor je C.
Izvor pitanja:
Pitanja iz fizike za nacionalni ispit za srednju školu/srednju stručnu školu
