Contoh Soal dan Penyelesaian Pemuaian Zat Padat
- Pernyataan di bawah ini yang sesuai dengan konsep pemuaian panjang suatu batang adalah ....
- Pertambahan panjang (Δl) batang berbanding lurus dengan panjang batang mula-mula
- Pertambahan panjang (Δl) batang berbanding lurus dengan kenaikan suhu
- Pertambahan panjang (Δl) batang berbanding terbalik dengan kenaikan suhu
- Pertambahan panjang batang tidak bergantung pada jenis batang
A. 1 dan 3 D. 1, 2, dan 4 B. 1 dan 2 E. 2 dan 4 C. 1, 2, dan 3
Pembahasan :Baca JugaΔl = lo α ΔTDengan :Δl = pertambahan panjangΔT = perubahan atau kenaikan suhulo = panjang mula-mulaα = koefisien muai panjang (bergantung pada jenis benda)Dengan demikian jelas diketahui baha pertambahan panjang batang berbanding lurus dengan panjang mula-mula dan berbanding lurus kenaikan suhunya.Jawaban : B - Pada suhu 25 oC panjang suatu bantang adalah 8 meter. Jika suhu dinaikkan menjadi 3 kali suhu semula dan koefisien muai panjang batang adalah 14 x 10-6 /oC, maka panjang batang tersebut akan menjadi ....
A. 8,0024 m D. 8,0058 m B. 8,0042 m E. 8,0064 m C. 8,0056 m
Pembahasan :
Dik : To = 25 oC; lo = 8 m, T = 3(25 oC) = 75 oC; ΔT = 50 oC.
Berdasarkan rumus pemuaian :
⇒ Δl = lo α ΔT
⇒ Δl = 8.(14 x 10-6) (50)⇒ Δl = 56 x 10-4
⇒ Δl = 0,0056 m
Maka panjang batang menjadi :
⇒ l = lo + Δl
⇒ l = 8 + 0,0056
⇒ l = 8,0056 m.Jawaban : C - Sebuah benda dengan koefisien muai panjang 12 x 10-6 /oC memanjang 0,24 cm setelah suhunya dinaikkan dari 24 oC menjadi 50 oC. Jika dinaikkan dari 24 oC menjadi 60 oC panjang batang akan menjadi ....
A. 2,4 m D. 8,2 m B. 6,5 m E. 8,4 m C. 7,7 m
Pembahasan :
Soal ini dapat diselesaikan dengan mencari panjang batang mula-mula pada suhu 24 oC.
⇒ ΔT1 = 50 - 24 = 26 oC ; Δl1 = 0,24 cm
⇒ ΔT1 = 60 - 24 = 36 oC
⇒ α = 12 x 10-6 /oC
Keadaan I :
⇒ Δl = lo α ΔT
⇒ 0,24 = lo.(12 x 10-6) (26)
⇒ lo = 0,0007692 x 106⇒ lo = 769,2 cm
Keadaan II :
⇒ Δl = lo α ΔT
⇒ Δl = 769,2 (12 x 10-6) (36)
⇒ Δl = 0,33 cm
Jadi, panjang batang menjadi :
⇒ l = lo + Δl
⇒ l = 769,2 cm + 0,33
⇒ l = 769,5 cm
⇒ l = 7,7 mJawaban : C - Para pekerja sedang mengerjakan pemasangan rel kereta api. Panjang batang rel kereta api masing-masing 8 meter dipasang pada suhu 20 oC. Ketika suhu naik menjadi 30 oC, diharapkan rel tersebut saling bersentuhan. Jika koefisien muai rel tersebut adalah 12 x 10-6 /oC, maka jarak antara kedua batang rel yang diperlukan pada suhu 20 oC adalah ....
A. 1,92 mm D. 0,98 mm B. 1,62 mm E. 0,96 mm C. 1,22 mm
Pembahasan :
Dik : To = 20 oC; lo = 8 m, T = 30 oC; ΔT = 10 oC.
Berdasarkan rumus pemuaian panjang :
⇒ Δl = lo α ΔT
⇒ Δl = 8.(12 x 10-6) (10)
⇒ Δl = 56 x 10-4
⇒ Δl = 0,00096 m
⇒ Δl = 0,96 mm
Karena masing-masing batang rel akan memuai sepanjang 0,96 mm, maka jarak kedua batang adalah :
⇒ R = 2Δl
⇒ R = 2(0,96)
⇒ R = 1,92 mm.Jawaban : A - Sebatang logam panjangnya 100 cm pada suhu 30 oC. Jika koefisien muai panjangnya 10-5 /oC, pada suhu berapakah panjang benda menjadi 100,1 cm?
A. 130 oC D. 100 oC B. 120 oC E. 90 oC C. 110 oC
Pembahasan :
Dik : To = 30 oC; lo = 100 cm, l = 100,1 cm, Δl = 0,1 cm.
Berdasarkan rumus pemuaian panjang :
⇒ Δl = lo α ΔT
⇒ 0,1 = 100 (10-5) ΔT⇒ 0,1 = 10-3 ΔT
⇒ ΔT = 100 oC
Maka suhu saat panjangnya 100,1 cm adalah :
⇒ ΔT = 100 oC
⇒ T − To = 100 oC
⇒ T − 30 oC = 100 oC
⇒ T = 130 oCJawaban : A
Tags:
fisika