Pemuaian panjang dan luas – Pembahasan soal dan jawaban UN Fisika SMA/MA 2013

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.16

Selembar baja pada suhu 20^oC memiliki ukuran seperti pada gambar. Jika koefisien muai panjang baja 10^{-5 o}C^-1 maka pertambahan luas pada suhu 60^oC adalah…

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 (A_o) = (40)(20) = 800 cm²
Koefisien muai panjang (α) baja = 10^{-5 o}C^-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2 x 10^{-5 o}C^-1
Perbedaan suhu (ΔT) = 60^oC – 20^oC = 40^oC
Ditanya : Pertambahan luas baja pada suhu 60^oC
Jawab :

Rumus pemuaian luas :
ΔA = β A_o ΔT
Keterangan rumus :
ΔA = pertambahan luas, β = koefisien muai luas, A_o = luas mula-mula, ΔT = perubahan suhu = suhu akhir – suhu awal
Pertambahan luas baja :
ΔA = β A_o 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 20^oC memiliki ukuran seperti gambar. Bila suhunya dinaikkan menjadi 100^oC dan koefisien muai panjang besi 1,1 x 10^{-7 o}C^-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 (A_o) = (2)(2) = 4 m²
Koefisien muai panjang (α) besi = 1,1 x 10^{-7 o}C^-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 2,2 x 10^{-7 o}C^-1
Perbedaan suhu (ΔT) = 100^oC – 20^oC = 80^oC
Ditanya : Luas besi pada suhu 100^oC
Jawab :
Pertambahan luas besi :
ΔA = β A_o 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 o}C^-1) pada suhu 0^oC 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 (A_o) = (0,4)(0,2) = 0,08 m²
Koefisien muai panjang (α) perunggu = 18 x 10^{-6 o}C^-1
Koefisien muai luas (β) = 2 x koefisien muai panjang (2α) = 36 x 10^{-6 o}C^-1
Perbedaan suhu (ΔT) = 80^oC – 0^oC = 80^oC
Ditanya : Pertambahan luas perunggu pada suhu 80^oC
Jawab :
Pertambahan luas perunggu :
ΔA = β A_o 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.

(Jumlah halaman : 56)

Materi Pembahasan Soal :

1. Pengukuran
2. Vektor
3. Gerak Lurus
4. Gerak Melingkar Beraturan
5. Hukum Newton
6. Dinamika Rotasi
7. Usaha dan Energi
8. Elastisitas
9. Momentum, Impuls dan Tumbukan
10. Fluida Dinamis
11. Suhu, Kalor dan Perpindahan Kalor
12. Termodinamika
13. Gelombang Mekanik
14. Alat Optik
15. Gelombang Cahaya
16. Gelombang Bunyi
17. Listrik Statis
18. Listrik Dinamis
19. Gaya Magnet
20. Induksi Elektromagnetik
21. Listrik Arus Bolak Balik
22. Efek fotolistrik
23. Relativitas Khusus
24. Fisika Inti