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 er…
A. 0,08 cm2
B. 0,16 cm2
Ca. 0,24 cm2
D. 0,36 cm2
Ø. 0,64 cm2
Diskusjon
Det er kjent :
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
Spurt : Pertambahan luas baja pada suhu 60oC
Jawab :
Rumus pemuaian luas :
ΔA = βAo AT
Formelbeskrivelse:
ΔA = pertambahan luas, β = koefisien muai luas, Ao = luas mula-mula, ΔT = perubahan suhu = suhu akhir – suhu awal
Pertambahan luas baja :
ΔA = βAo AT
ΔA = (2 x 10-5)(800)(40) = 0,64 cm
Det riktige svaret er 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 moh.2
B. 4,0000140 moh.2
Ca. 4,0000376 m2
D. 4,0000704 m2
Ø. 4,0000726 moh.2
Diskusjon
Det er kjent :
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
Spurt : Luas besi pada suhu 100oC
Jawab :
Pertambahan luas besi :
ΔA = βAo AT
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
Det riktige svaret er 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…
En 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
Diskusjon
Det er kjent :
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
Spurt : Pertambahan luas perunggu pada suhu 80oC
Jawab :
Pertambahan luas perunggu :
ΔA = βAo AT
ΔA = (36 x 10-6)(0,08)(80) = 230,4 x 10-6 = 2,304 x 10-4 m2
Det riktige svaret er 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
Ca. 100,64 cm3
D. 100,54 cm3
Ø. 100,44 cm3
Diskusjon
Det er kjent at:
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
Spurte: Volume air yang tumpah
Jawab:
Rumus pemuaian volume :
V = Vo + γ Vo AT
V – Vo = γ Vo AT
ΔV = γ Vo AT
Informasjon :
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
Det riktige svaret er E.
5. Sebatang logam dipanaskan sehingga suhunya 80oLengden C blir 115 cm. Hvis den lineære utvidelseskoeffisienten til metallet er 3.10-3 oC-1 og metallets starttemperatur er 30oC, så er metallets opprinnelige lengde….
A. 100 cm
B. 101,5 cm
Ca. 102 cm
D. 102,5 cm
Ø. 103 cm
Diskusjon
Det er kjent at:
Starttemperatur (T1) = 30oC
Slutttemperatur (T2) = 80oC
Temperaturendring (ΔT) = 80oC - 30oC = 50oC
Metallets lineære utvidelseskoeffisient (α) = 3.10-3 oC-1
Sluttlengde på metall (L) = 115 cm
Ditanya : Panjang logam mula-mula (Lo)
Jawab:
Formel for lengdeutvidelse:
L = Lo + ΔL
L = Lo + α Lo AT
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
Det riktige svaret er A.
6. En messingstang er i utgangspunktet 40 cm lang. Når den varmes opp til en temperatur på 80oC-lengden blir 40,04 cm. Hvis den lineære utvidelseskoeffisienten til messing er 2,0 x 10-5 oC-1 Så starttemperaturen til messingstangen er….
En 20 oC
B. 22 oC
C. 25 oC
D. 30 oC
E. 50 oC
Diskusjon
Det er kjent at:
Slutttemperatur (T2) = 80oC
Opprinnelig lengde (Lo) = 40 cm
Sluttlengde (L) = 40,04 cm
Lengdeøkning (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm
Koeffisienten for lineær utvidelse av messing (α) = 2,0 x 10-5 oC-1
Ditanya : Suhu awal (T1)
Jawab:
Formel for metallekspansjon:
L = Lo + α Lo AT
L – Lo = α Lo AT
ΔL = αLo AT
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
Det riktige svaret er 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 er…
A. 0,08 cm2
B. 0,16 cm2
Ca. 0,24 cm2
D. 0,36 cm2
Ø. 0,64 cm2
Diskusjon
Dette spørsmålet er relatert til ekspansjon.
Det er kjent :
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
Spurt : Pertambahan luas baja pada suhu 60oC
Jawab :
Rumus pemuaian luas :
ΔA = βAo AT
Formelbeskrivelse:
ΔA = pertambahan luas, β = koefisien muai luas, Ao = luas mula-mula, ΔT = perubahan suhu = suhu akhir – suhu awal
Pertambahan luas baja :
ΔA = βAo AT
ΔA = (2 x 10-5)(800)(40) = 0,64 cm
Det riktige svaret er E.
8. Pelat besi pada suhu 20oC memiliki ukuran seperti gambar. Bila wownya dinaikkan menjadi 100oC dan koefisien muai panjang besi 1,1 x 10-7 oC-1, maka luasnya sekarang menjadi…
A. 4,0000106 moh.2
B. 4,0000140 moh.2
Ca. 4,0000376 m2
D. 4,0000704 m2
Ø. 4,0000726 moh.2
Diskusjon
Det er kjent :
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
Spurt : Luas besi pada suhu 100oC
Jawab :
Pertambahan luas besi :
ΔA = βAo AT
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
Det riktige svaret er 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…
En 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
Diskusjon
Det er kjent :
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
Spurt : Pertambahan luas perunggu pada suhu 80oC
Jawab :
Pertambahan luas perunggu :
ΔA = βAo AT
ΔA = (36 x 10-6)(0,08)(80) = 230,4 x 10-6 = 2,304 x 10-4 m2
Det riktige svaret er C.
Kilde for spørsmålet:
Nasjonale eksamensspørsmål i fysikk for videregående skole/yrkesfaglig videregående skole
