Pembahasan soal pemuaian
1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.16
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. 0,36 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. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.16
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
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. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.16
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
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. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.18
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.
