3 Contoh soal pemuaian luas
1. Selembar baja pada suhu 20oC memiliki panjang 50 cm dan lebar 30 cm. Jika koefisien muai panjang baja 10-5 oC-1 maka pertambahan luas dan luas total pada suhu 60oC er….
Diskussion
Det er kendt, at:
Starttemperatur (T1) = 20oC
Sluttemperatur (T2) = 60oC
Perubahan suhu (ΔT) = 60oC - 20oC = 40oC
Luas awal (A1) = Panjang x lebar = 50 cm x 30 cm = 1500 cm2
Koefisien muai panjang baja (α) = 10-5 oC-1
Koefisien muai luas baja (β) = 2a = X 2 10-5 oC-1
Spurgte: Pertambahan luas (ΔA)
Pertambahan luas (ΔA):
ΔA = β A1DT
ΔA = (X 2 10-5 oC-1)(1500 cm2) (40oC)
ΔA = (80 x 10-5)(1500 cm2)
ΔA = 1X 20.000 10-5 cm2
ΔA = 1,X 2 105 x 10-5 cm2
ΔA = 1,2 cm2
Luas total (A2):
A2 = A1 +ΔA
A2 = 1500 cm2 + 1,2 cm2
A2 = 1501,2 cm2
2. Plat aluminium dengan koefisien muai panjang 24 x 10-6 /oC mempunyai luas 40 cm2 pada suhu 30oC. Tentukan suhu akhir apabila luas plat aluminium bertambah menjadi 40,2 cm2.
Diskussion
Det er kendt, at:
Starttemperatur (T1) = 30oC
Koefisien muai panjang aluminium (α) = X 24 10-6 oC-1
Koefisien muai luas aluminium (β) = 2α = 2 x 24 x 10-6 oC-1 = 48 x 10-6 oC-1
Luas awal (A1) = 40 cm2
Luas akhir (A2) = 40,2 cm2
Perubahan luas (ΔA) = 40,2 cm2 - 40 cm2 = 0,2 cm2
Spurgte: Tentukan suhu akhir (T2)
Svar:
Rumus perubahan luas (ΔA) :
ΔA = β A1 ΔT
Sluttemperatur (T2):
ΔA = β A1 (T2 - T1)
0,2 cm2 = (48 x 10-6 oC-1)(40 cm2)(T2 - 30oC)
0,2 = (1920 x 10-6)(T2 - 30)
0,2 = (1,920 x 10-3)(T2 - 30)
0,2 = (2 x 10-3)(T2 - 30)
0,2 / (2 x 10-3) = T2 - 30
0,1 x 103 = T2 - 30
X 1 102 =T2 - 30
100=T2 - 30
100 + 30 = T2
T2 = 130
Suhu akhir = 130oC
3. Suatu benda berbentuk lingkaran pada suhu 20oC mempunyai jari-jari 20 cm. Jika pada suhu 100oC jari-jarinya bertambah menjadi 20,5 cm maka koefisien muai panjang benda tersebut adalah….
Diskussion
Det er kendt, at:
Starttemperatur (T1) = 30oC
Sluttemperatur (T2) = 100oC
Perubahan suhu (ΔT) = 100oC - 30oC = 70oC
Startradius (r1) = 20 cm
Endelig radius (r2) = 20,5 cm
Spurgte: Koefisien muai luas benda (b)
Svar:
Luas awal lingkaran (A1) = π r12 = (3,14)(20 cm)2 = (3,14)(400 cm2) = 1256 cm2
Luas akhir lingkaran (A2) = π r22 = (3,14)(20,5 cm)2 = (3,14)(420,25 cm2) = 1319,585 cm2
Pertambahan luas lingkaran (ΔA) = 1319,585 cm2 - 1256 cm2 = 63,585 cm2
Rumus perubahan luas (ΔA) :
ΔA = β A1 AT
Koefisien muai luas :
ΔA = β A1 AT
63,585 cm2 = β (1256 cm2) (70 oC)
63,585 = β (87920 oC)
β = 63,585 / 87920 oC
β = 0,00072 /oC
β = 7,2 x 10-4 /oC
Den lineære udvidelseskoefficient (α)):
β = 2 α
α = β / 2
α = (7,2 x 10-4) / 2
α = 3,6 x 10-4 oC-1
