PEMUAIAN: CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN

Pemuaian

Berikut ini adalah pembahasan soal-soal fisika tentang pemuaian. Pemuaian termasuk ke dalam bab suhu dan kalor. Jadi bahasan ini adalah lanjutan dari pembahasan soal termometer. Oke langsung saja dapat disimak pembahasannya dibawah ini.

Nomor 1
Panjang sebatang alumunium pada suhu 0 ^oC adalah 2 meter. Koefisien muai panjang alumunium 2,35 . 10^-5 /^oC. Panjang alumunium pada suhu 50 ^oC adalah...
a. 2,0 m
b. 2,01 m
c. 2,002 m
d. 2,00235 m
e. 2,0047 m

Pembahasan:
Diketahui:
T0 = 0 ^oC
T1 = 50 ^oC
L0 = 2 m
α = 2,35 . 10^-5 /^oC
Ditanya: L1 = ...
Jawab:
Terlebih dahulu hitung perubahan panjang.
ΔL = L0 . α . ΔT = 2 m . 2,35 . 10^-5 /^oC . (50 0C – 0 ^oC)
ΔL = 4,7 m . 10^-5 /^oC . 50 ^oC = 235 . 10^-5 m = 0,00235 m
Menghitung L1
ΔL = L1 – L0
L1 = ΔL + L0 = 0,00235 m + 2 m = 2,00235 m
Jawaban: d

Nomor 2
Pada saat dilakukan pemasangan rel kereta api suhu udara sekitar adalah 27 ^oC. Panjang tiap batang rel adalah 1,75 meter. Suhu tertinggi yang pernah dicatat di daerah itu adalah 37 ^oC. Jika koefisien muai panjang besi 1,2 . 10^-5 /^oC, maka jarak antar rel pada waktu pemasangan agar rel tidak bengkok adalah...
a. 1,2 . 10^-5 m
b.1,75 . 10^-5 m
c. 1,75 . 10^-4 m
d. 2,1 . 10^-5 m
e. 2,1 . 10^-4 m

Pembahasan:
Diketahui:
T0 = 27 ^oC
T1= 40 ^oC
L0 = 1,75 m
α = 1,2 . 10^-5 /^oC
Ditanya: ΔL = ...
Jawab:
ΔL = L0 . α . ΔT = 1,75 . 1,2 . 10^-5 /^oC (37 ^oC – 27 ^oC)
ΔL = 2,1 . 10^-5 /^oC . 10 ^oC = 2,1 . 10^-4 m
Jawaban: e

Nomor 3
Sebatang baja pada suhu 20 ^oC panjangnya 100 cm. Kemudian memuai sehingga panjangnya menjadi 100,1 cm. Jika koefisien muai panjang baja 10^-5 /^oC maka suhu akhir baja tersebut adalah...
a. 20 ^oC
b. 80 ^oC
c. 100 ^oC
d. 120 ^oC
e. 200 ^oC

Pembahasan:
Diketahui:
T0 = 20 ^oC
L0 = 100 cm
L1 =100,1 cm
α = 10^-5 /^oC
Ditanya: T1 = ...
Jawab:
Terlebih dahulu hitung ΔL.
ΔL = L1 – L0 =100,1 cm – 100 cm = 0,1 cm
Menghitung ΔT
ΔL = L0 . α . ΔT
Menghitung T1
ΔT = T1 – T0
T1 = ΔT + T0 = 100 ^oC + 20 ^oC = 120 ^oC
Jawaban: d

Nomor 4
Pada suhu 100 ^oC luas lempeng alumunium adalah 2,015 m². Jika luas lempeng pada suhu 0 ^oC adalah 2 m² maka koefisien muai luas alumunium adalah...
a. 1,5 . 10^-5 /^oC
b. 1,5 . 10^-4 /^oC
c. 2,0 . 10^-4 /^oC
d. 7,5 . 10^-5 /^oC
e. 7,5 . 10^-4 /^oC

Pembahasan:
Diketahui:
T0 = 0 ^oC
T1 = 100 ^oC
A0 = 2 m
A1 = 2,015 m²
Ditanya: β = ...
Jawab:

Jawaban: d

Nomor 5
Selembar baja pada suhu 20 ^oC memiliki ukuran seperti gambar.

Jika koefisien muai panjang baja 10^-5 /^oC, 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:
Diketahui:
T0 = 20 ^oC
T1 = 60 ^oC
A0 = P . L = 40 cm . 20 cm = 800 cm²
α = 10^-5 /^oC
Ditanya: ΔA = ...
Jawab:
Terlebih dahulu hitung β.
β = 2α = 2 . 10^-5 /^oC
Menghitung ΔA.
ΔA = A0 . β . ΔT = 800 cm² . 2 . 10^-5 /^oC . (60 – 20) ^oC
ΔA = 1600 cm² . 10^-5 . 40 = 64000 cm² . 10^-5 = 0,64 cm²
Jawaban: e 

Nomor 6
Sebuah silinder tembaga pada suhu 25 ^oC volumenya 1 liter. Jika koefisien muai panjang tembaga 2 . 10^-4 /^oC, maka volume silinder ketika suhunya 105 ^oC adalah..
a. 0,048 L
b. 0,48 L
c. 1,048 L
d. 2,0048 L
e. 2,048 L

Pembahasan:
Diketahui:
T0= 25 ^oC
T1= 105 ^oC
V0 = 1 L
α = 2 . 10 (-4) /^oC
Ditanya: V1 = ...
Jawab:
Terlebih dahulu hitung γ.
γ = 3α = 3 . 2 . 10^-4 /^oC = 6 . 10^-4 /^oC
Menghitung ΔV
ΔV = 1 L . 6 . 10^-4 /^oC . (105 – 25) 0C = 6 . 10^-4 L . 80
ΔV = 480 . 10^-4 L = 0,048 L
Menghitung V1
ΔV = V1 – V0
V1 = ΔV + V0 = 1 L + 0,048 L = 1,048 L
Jawaban: c

Nomor 7
Suatu kubus dari bahan alumunium pada suhu 25 ^oC memiliki panjang rusuk 10 cm. Kubus tersebut dipanaskan hingga suhu 225 ^oC. Jika koefisien muai panjang alumunium 1,2 . 10^-5 /^oC maka volume kubus menjadi...
a. 3,6cm³
b. 7,2 cm³
c. 720 cm³
d. 1007,2 cm³
e. 3600 cm³

Pembahasan:
Diketahui:
T0 = 25 ^oC
T1 = 225 ^oC
s = 10 cm
α = 1,2 . 10^-5 /^oC
Ditanya: V1 =...
Terlebih dahulu hitung volume kubus V0.
V0 = s . s . s = 10 cm . 10 cm . 10 cm = 1000 cm3 = 10³ cm³
Menghitung γ.
γ = 3α = 3 . 1,2 . 10^-5 /^oC = 3,6 . 10^-5 /^oC
Menghitung ΔV
ΔV = 10³ cm³. 3,6 . 10^-5 /^oC . (225 – 25) ^oC
ΔV = 3,6 . 10^-2 cm³ . 200 = 720 . 10^-2 cm³ = 7,2 cm³
Menghitung V1.
ΔV = V1 – V0
V1 = ΔV + V0 = 7,2 cm³ + 1000 cm³ = 1007,2 cm³
Jawaban: d