6 Contoh Soal Pemuaian Panjang dalam Pelajaran Fisika SMA

Ilustrasi Contoh Soal Pemuaian Panjang, sumber foto (Ed Us) by unsplash.com

Pemuaian panjang adalah salah satu materi yang dipelajari dalam ilmu fisika yang memaparkan tentang alterasi panjang suatu benda yang diakibatkan adanya panas suhu, sehingga menimbulkan perubahan pada panjang benda tersebut. Pemuaian bisa diamati dan dijelaskan secara ilmiah pada beberapa unsur yang ada di sekitar kita, seperti instalasi kabel listrik yang dibuat secara mengendur di siang hari agar tidak terputus di malam hari karena mengerut akibat pergantian suhu. Selain itu, pemuaian juga bisa ditemukan pada kegiatan pemasangan kaca yang diberi jarak supaya tidak pecah saat kaca mengalami pergantian panjang. Dengan begitu, adanya pemuaian panjang ini perlu dipelajari karena berkaitan erat dengan fisika. Agar lebih memahami materi pemuaian, sebaiknya simak contoh soal di artikel ini.

Contoh Soal Pemuaian Panjang

Mengutip buku Fisika Kelompok Teknologi dan Kesehatan oleh Osa pauliza (2006), pemuaian panjang termasuk bagian dari pemuaian zat padat. Adapun contoh soal pemuaian panjang yang bisa dikerjakan di rumah yaitu sebagai berikut:

Ilustrasi Contoh Soal Pemuaian Panjang, sumber foto (Ed Us) by unsplash.com

1. Suatu benda yang dibuat dari bahan baja mempunyai panjang 1000 cm. Berapa pertambahan panjang baja tersebut jika terjadi pergantian suhu sebesar 50°C?

Pembahasan:

Diketahui :

L0 = 1000 cm

∆T = 50 °C

Α = 12 × 10-6 °C-1

Yang ditanyakan : ∆L = ...?

Jawab:

L = L0(1 + α∆T)

L = L0 + l0α∆T

L – L0 = l0α∆T

∆L = l0α∆T

∆L = 1000 × 12 × 10-6 × 50

∆L = 0,6 cm

2. Suatu logam kuningan mempunyai koefisien muai panjang 1,9 × 10-6/°C. Batang kuningan sepanjang 40cm dipanaskan sampai suhu 130°C. Apabila suhu awal batang kuningan 30°C, maka berapakah panjang batang kuningan yang sekarang?

Pembahasan

Diketahui:

L0 = 40cm

ΔT = 130°C - 30°C

= 100°C

Α = 1,9 ⨯ 10-5/°C

Ditanyakan: L?

Jawab:

L0(1 + αδt)

= 40cm(1 + (1,9 × 10-5/°C)(100°C)

= 40cm(1 + 1,9 ⨯ 10-3)

= 40cm + 0,076cm

= 40,076cm

3. Batang tembaga sepanjang 50cm memiliki suhu awal 27°C. Koefisien muai panjang tembaga 1,8 ⨯ 10-5/°C. Panjang tembaga pada suhu 77°C adalah ... Cm

Pembahasan:

Diketahui:

L0 = 50cm

ΔT = 77°C - 27°C

= 50°C

Α = 1,8 ⨯ 10-5/°C

Ditanyakan: L ?

Jawab:

L0(1 + αδt)

= 50 cm (1 + (1,8 ⨯ 10-5/°C)(50°C))

= 50 cm (1 + 9 ⨯ 10-4)

= 50 cm + 0,045cm

= 50,045 cm

4. Diketahui suatu baja mempunyai koefisien muai panjang sebanyak 1,1 ⨯ 10-5/°C. Baja tersebut memiliki panjang awal 50cm kemudian dipanaskan hingga suhu 256 °C sehingga panjangnya menjadi 50,11cm. Berapa suhu mula-mula baja tersebut?

Pembahasan

Diketahui:

L0 = 50cm

L = 50,11cm

Α = 1,1 ⨯ 10-5/°C

T = 256°C

Ditanyakan: T0 ?

Jawab:

Cari terlebih dahulu nilai perubahan panjang baja untuk disubtitusikan ke dalam rumus muai panjang untuk mencari nilai perubahan suhu.

ΔL = L - L0

= 50,11cm - 50cm

= 0,11cm

0,11 : (50) (1,1 x 10-5)

0,11 : (5,5 x 10-4

= 200 cm

ΔT = T - T0

T0 = T - ΔT

= 256°C - 200°C

= 56°C

5. Suatu bejana mempunyai volume 1 liter pada suhu 25 derajat Celcius. Apabila koefisien muai panjang bejana 2 × 10-5/oc, maka tentukan volume bejana pada suhu 75 derajat Celcius!

Penyelesaian:

Diketahui:

Γ = 3α = 3 × 2 × 10-5/oc = 6 × 10-5/oc

∆T = 75oc – 25oc = 50 derajat Celcius

V0 = 1 L

Ditanyakan: V = …?

Jawab:

V = V0(1 + γ × ∆T)

V = 1(1 + 6 × 10-5 × 50)

V = 1(1 + 3 × 10-3)

V = 1(1 + 0,003)

V = 1 × 1,003

V = 1,003 liter

6. Pada suhu 30 derajat Celcius sebuah pelat besi luasnya 10 m2. Apabila suhunya dinaikkan menjadi 90oc dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/ derajat Celcius, maka tentukanlah luas pelat besi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

A0 = 10 m2

T0 = 30 derajat Celcius

T = 90 derajat Celcius

∆T = T – T0 = 90 – 30 = 60oc

Α = 0,000012/ derajat Celcius

Β = 2α = 2 × 0,000012/oc = 0,000024/ derajat Celcius

Ditanyakan: A = …?

Jawab:

A = A0 (1 + β × ∆T)

A = 10 (1 + 0,000024 × 60)

A = 10 (1 + 0,00144)

A = 10 × 1,00144

A = 10,0144 m2

Contoh soal pemuaian panjang dan penyelesaiannya di atas dapat menjadi bahan pembelajaran secara mandiri di rumah. Dengan begitu, diharapkan kamu bisa memahami materi pelajaran fisika yang selanjutnya. (DLA)