Contoh soal Pemuaian

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 cm2Contoh soal Pemuaian 1

B. 0,16 cm2

C. 0,24 cm2

D. 0,36 cm2

E. 0,64 cm2

Pembahasan

Diketahui :

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

Perbedaan suhu (ΔT) = 60oC – 20oC = 40oC

Ditanya : Pertambahan luas baja pada suhu 60oC

Jawab :

Rumus pemuaian luas :

ΔA = β Ao ΔT

Keterangan rumus :

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

Jawaban yang benar adalah 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 m2Contoh soal Pemuaian 2

B. 4,0000140 m2

C. 4,0000376 m2

D. 4,0000704 m2

E. 4,0000726 m2

Pembahasan

Diketahui :

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

Perbedaan suhu (ΔT) = 100oC – 20oC = 80oC

Ditanya : 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 + 0,0000704 m2

Luas besi = 4,0000704 m2

Jawaban yang benar adalah 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 m2Contoh soal Pemuaian 3

B. 1,152.10-4 m2

C. 2,304.10-4 m2

D. 3,456.10-4 m2

E. 4,608.10-4 m2

Pembahasan

Diketahui :

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

Perbedaan suhu (ΔT) = 80oC – 0oC = 80oC

Ditanya : 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

Jawaban yang benar adalah 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. 100,54 cm3

E. 100,44 cm3

Pembahasan

Diketahui :

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

Koefisien muai panjang aluminium (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

Ditanya : Volume air yang tumpah

Jawab :

Rumus pemuaian volume :

V = Vo + γ Vo ΔT

V – Vo = γ Vo ΔT

ΔV = γ Vo ΔT

Keterangan :

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

Jawaban yang benar adalah 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. 102,5 cm
E. 103 cm

Pembahasan
Diketahui :
Suhu awal (T1) = 30oC
Suhu akhir (T2) = 80oC
Perubahan suhu (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)
Jawab :

Rumus pemuaian panjang :
L = Lo + ΔL
L = Lo + α Lo 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
Jawaban yang benar adalah 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

Pembahasan
Diketahui :
Suhu akhir (T2) = 80oC
Panjang awal (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)
Jawab :
Rumus pemuaian logam :
L = Lo + α Lo ΔT
L – Lo = α Lo ΔT
ΔL = α Lo ΔT
ΔL = α Lo (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
Jawaban yang benar adalah 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…
Contoh soal Pemuaian 4

A. 0,08 cm2
B. 0,16 cm2
C. 0,24 cm2
D. 0,36 cm2
E. 0,64 cm2

Pembahasan

Soal ini berkaitan dengan pemuaian.
Diketahui :
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
Perbedaan suhu (ΔT) = 60oC – 20oC = 40oC
Ditanya : Pertambahan luas baja pada suhu 60oC
Jawab :

Rumus pemuaian luas :
ΔA = β Ao ΔT
Keterangan rumus :
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
Jawaban yang benar adalah 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…
Contoh soal Pemuaian 6

A. 4,0000106 m2
B. 4,0000140 m2
C. 4,0000376 m2
D. 4,0000704 m2
E. 4,0000726 m2

Pembahasan
Diketahui :
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
Perbedaan suhu (ΔT) = 100oC – 20oC = 80oC
Ditanya : 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 + 0,0000704 m2   
Luas besi = 4,0000704 m2
Jawaban yang benar adalah 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…
Contoh soal Pemuaian 7A. 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
Pembahasan
Diketahui :
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
Perbedaan suhu (ΔT) = 80oC – 0oC = 80oC
Ditanya : 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
Jawaban yang benar adalah C.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA

Alexsander San Lohat

Sarjana Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Guru Fisika di SMAN 2 Nubatukan Lewoleba, Kabupaten Lembata, Provinsi Nusa Tenggara Timur.

Tinggalkan Balasan