Voorbeelden van vragen over lengte-uitbreiding

5 Contoh soal pemuaian panjang

1. Sebatang baja bersuhu 20^oC memiliki panjang 40 cm. Koefisien muai panjang baja 10^{-5 o}C^-1. Pertambahan panjang baja dan panjang akhir baja pada suhu 70^oC adalah…..
Discussie
Het is bekend dat:
Temperatuurstijging (ΔT) = 70^oC - 20^oC = 50^oC
Initiële lengte (L)₁) = 40cm
Koefisien muai panjang baja (a) = 10^{-5 o}C^-1
Gevraagd: Pertambahan panjang (ΔL) dan panjang akhir (L₂)
Antwoord :
a) Pertambahan panjang (ΔL)
ΔL = α L₁ AT
ΔL = (10^{-5 o}C^-1)(40 cm)(50^oC)
ΔL = (10^-5)(2 x 10³) cm
ΔL = 2 x 10^-2 cm
ΔL = 2 / 10² cm
ΔL = 2 / 100 cm
ΔL = 0,02 cm

b) Panjang akhir (L₂)
L₂ =L₁ +ΔL
L₂ = 40 cm + 0,02 cm
L₂ = 40,02 cm

2. Suatu logam mengalami perubahan suhu dari 30^oC wordt 80^oC. Jika panjang akhir logam adalah 115 cm dan koefisien muai panjang logam 3.10^{-3 o}C^-1, maka panjang awal logam dan pertambahan panjang logam adalah…..
Discussie
Het is bekend dat:
Temperatuurstijging (ΔT) = 80^oC - 30^oC = 50^oC
Panjang akhir (L₂) = 115cm
Koefisien muai panjang logam (a) = 3.10^{-3 o}C^-1
Gevraagd: Initiële lengte (L)₁) dan pertambahan panjang (ΔL)
Antwoord :
a) Panjang awal (L₁)
Rumus pertambahan panjang :
ΔL = α L₁ AT
Rumus panjang akhir :
L₂ =L₁ +ΔL
L₂ =L₁ + α  L₁ AT
L₂ =L₁ (1 + α ΔT)
115 cm = L₁ (1 + (3.10^{-3 o}C^-1)(50^oC)
115 cm = L₁ (1 + 150.10^-3)
115 cm = L₁ (1 + 0,15)
115 cm = L₁ (1,15)
L₁ = 115 cm / 1,15
L₁ = 100 cm

b) Pertambahan panjang (ΔL)
ΔL = L₂ - L₁
ΔL = 115 cm – 100 cm
ΔL = 15 cm

3. Ketika bersuhu 25^oC panjang kaca adalah 50 cm. Setelah dipanaskan, panjang kaca menjadi 50,9 cm. Koefisien muai panjang kaca α = 9 x 10^-6 C^-1. Suhu akhir kaca adalah….
Discussie
Het is bekend dat:
Initiële lengte (L)₁) = 50cm
Panjang akhir (L₂) = 50,09cm
Toename in lengte (ΔL) = 50,2 cm – 50 cm = 0,09 cm
Koefisien muai panjang kaca (α) = 9 x 10^{-6 o}C^-1
Initiële temperatuur (T)₁) = 25^oC
Gevraagd: Suhu akhir kaca (T₂)
Antwoord :
ΔL = α  L₁ AT
ΔL = α  L₁ (T₂ - T₁)
0,09 cm = (9 x 10^{-6 o}C)(50 cm)(T₂ - 25 ^oC)
0,09 = (45 x 10^-5)(T₂ - 25)
0,09 / (45 x 10^-5) = T₂ - 25
0,002 X 10⁵ = T₂ - 25
2 X 10² = T₂ - 25
200=T₂ - 25
T₂ = 200 + 25
T₂ = 225^oC
Suhu akhir kaca adalah 225^oC.

4. Logam dengan panjang awal 1 meter bertambah panjang menjadi 1,02 m setelah mengalami perubahan suhu sebesar 50 Kelvin. Tentukan koefisien muai panjang logam!
Discussie
Het is bekend dat:
Initiële lengte (L)₁) = 1 meter
Panjang akhir (L₂) = 1,02 meter
Perubahan panjang (ΔL) = L₂ - L₁ = 1,02 meter – 1 meter = 0,02 meter
Perubahan suhu (ΔT) = 50 Kelvin = 50^oC
Gevraagd: Koefisien muai panjang logam
Antwoord :
ΔL = α L₁ AT
0,02 meter = α  (1 meter)(50^oC)
0,02 = α  (50^oC)
α  = 0,02 / 50^oC
α = 0,0004 ^oC^-1
α  = 4 x 10^{-4 o}C^-1

5. Panjang batang rel kereta api masing-masing 8 meter, dipasang pada suhu 30 ^oC. Koefisien muai batang  rel kereta api 12 × 10^-6 /C^o. Jika pada suhu 60 ^oC kedua batang rel tersebut saling bersentuhan maka panjang celah antara kedua rel pada suhu 30 ^oC is…
A. 5,76 mm
B. 3,24 mm
C. 1,20 mm
D. 0,8 mm
E. 0,6 mm
Discussie:

Het is bekend :
Initiële lengte (L)_o) = 8 meter
Suhu (T) awal = 30 ^oC
Eindtemperatuur (T) = 60 ^oC
Koefisien muai panjang = 12 x 10^-6  /C^o
gevraagd :
Panjang celah antara kedua batang rel
Antwoorden :
Hitung pertambahan panjang masing-masing batang rel :
Masing-masing batang rel bertambah panjang 2,88 mm karenanya panjang celah antara kedua batang rel = 2 x 2,88 mm = 5,76 mm
Het juiste antwoord is A.