Pemuaian panjang adalah suatu fenomena atau proses yang terjadi terhadap suatu benda yang memiliki dimensi panjang. Fenomena ini terjadi ketika suhu pada benda tersebut meningkat, sehingga mengakibatkan pengembangan pada benda tersebut. Contoh dari benda yang mengalami pemuaian panjang adalah pipa, rel kereta api, jembatan, dan lain sebagainya.
Contoh Soal Pemuaian Panjang
Berikut ini adalah beberapa contoh soal yang berkaitan dengan pemuaian panjang, beserta dengan jawabannya:
1. Sebatang besi dengan panjang awal 2 meter mengalami pemuaian hingga bertambah panjang 0,04 m. Jika koefisien muai linear besi adalah 1,2 x 10^-5 / °C, tentukan suhu yang menyebabkan pemuaian tersebut!
Jawaban:
Diketahui:
Panjang awal (Lo) = 2 m
Perubahan panjang (Δ L) = 0,04 m
Koefisien muai linear (α) = 1,2 x 10^-5 / °C
Cari: Suhu (Δ T)
Rumus
Δ L = Lo × α × Δ T
Langkah Penyelesaian:
Δ L = Lo × α × Δ T
0,04 = 2 × 1,2 x 10^-5 × Δ T
Δ T = 0,04 / (2 × 1,2 x 10^-5) = 1666,67 oC
Jadi, suhu yang menyebabkan pemuaian tersebut adalah 1666,67 oC
2. Sebuah kawat tembaga mempunyai panjang 4 m pada suhu 20 oC. Berapa panjang kawat tembaga tersebut pada suhu 60 oC jika koefisien muai linear tembaga adalah 1,72 x 10^-5 / °C?
Jawaban:
Diketahui:
Panjang awal (Lo) = 4 m
Suhu awal (To) = 20 oC
Suhu akhir (T) = 60 oC
Koefisien muai linear (α) = 1,72 x 10^-5 / °C
Cari: Perubahan panjang (Δ L)
Rumus:
Δ L = Lo × α × (T – To)
Langkah Penyelesaian:
Δ L = Lo × α × (T – To)
Δ L = 4 × 1,72 x 10^-5 × (60 – 20) = 0,002752 m
Jadi, pada suhu 60 oC, panjang kawat tembaga tersebut adalah 4,002752 m
Apa itu Pemuaian Panjang?
Pemuaian panjang adalah fenomena atau proses yang terjadi terhadap suatu benda yang memiliki dimensi panjang. Proses ini terjadi ketika suhu pada benda tersebut meningkat, sehingga mengakibatkan pengembangan pada benda tersebut. Pemuaian panjang pada benda dapat diakibatkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah kenaikan suhu, perubahan tekanan, dan lain sebagainya.
Mengapa Pemuaian Panjang Terjadi?
Pemuaian panjang terjadi dikarenakan adanya penambahan suhu pada benda yang memiliki dimensi panjang. Saat suhu pada benda tersebut bertambah, maka suatu keadaan dimana atom-atom pada benda tersebut akan membesar, sehingga jarak antara atom-atom tersebut menjadi lebih besar dari sebelumnya. Hal inilah yang menyebabkan pemuaian pada benda tersebut.
Cara Menghitung Pemuaian Panjang?
Untuk menghitung pemuaian panjang pada suatu benda, dikenal faktor koefisien muai linear (α) yang terkait dengan bahan dari benda tersebut. Besarnya koefisien muai linear bervariasi pada setiap benda yang berbeda-beda. Berikut ini langkah-langkah cara menghitung pemuaian panjang sebuah benda:
- Gunakan rumus yang terkait dengan bahan dan dimensi dari benda yang ingin dihitung pemuaian panjangnya. Rumus ini dapat ditemukan pada buku atau panduan yang berkaitan.
- Tentukan nilai koefisien muai linear dari benda tersebut.
- Tentukan perubahan faktor yang mempengaruhi pemuaian pada benda tersebut (seperti suhu, tekanan, dll).
- Masukan nilai Lo, α, dan Δ T pada rumus yang telah diketahui, dan hitung Δ L.
- Dalam hal diperlukan, nilai Δ L yang telah didapat dapat dikonversi ke satuan lain yang lebih mudah dipahami atau digunakan.
Contoh Soal Pemuaian Panjang
Berikut ini adalah beberapa contoh soal yang berkaitan dengan pemuaian panjang, beserta dengan jawabannya:
1. Sebatang besi dengan panjang awal 2 meter mengalami pemuaian hingga bertambah panjang 0,04 m. Jika koefisien muai linear besi adalah 1,2 x 10^-5 / °C, tentukan suhu yang menyebabkan pemuaian tersebut!
Jawaban:
Diketahui:
Panjang awal (Lo) = 2 m
Perubahan panjang (Δ L) = 0,04 m
Koefisien muai linear (α) = 1,2 x 10^-5 / °C
Cari: Suhu (Δ T)
Rumus
Δ L = Lo × α × Δ T
Langkah Penyelesaian:
Δ L = Lo × α × Δ T
0,04 = 2 × 1,2 x 10^-5 × Δ T
Δ T = 0,04 / (2 × 1,2 x 10^-5) = 1666,67 oC
Jadi, suhu yang menyebabkan pemuaian tersebut adalah 1666,67 oC
2. Sebuah kawat tembaga mempunyai panjang 4 m pada suhu 20 oC. Berapa panjang kawat tembaga tersebut pada suhu 60 oC jika koefisien muai linear tembaga adalah 1,72 x 10^-5 / °C?
Jawaban:
Diketahui:
Panjang awal (Lo) = 4 m
Suhu awal (To) = 20 oC
Suhu akhir (T) = 60 oC
Koefisien muai linear (α) = 1,72 x 10^-5 / °C
Cari: Perubahan panjang (Δ L)
Rumus:
Δ L = Lo × α × (T – To)
Langkah Penyelesaian:
Δ L = Lo × α × (T – To)
Δ L = 4 × 1,72 x 10^-5 × (60 – 20) = 0,002752 m
Jadi, pada suhu 60 oC, panjang kawat tembaga tersebut adalah 4,002752 m
Contoh Soal Fisika Pemuaian
Berikut ini adalah contoh soal fisika yang berkaitan dengan pemuaian, beserta dengan jawabannya:
1. Sebuah plat besi berbentuk kotak memiliki dimensi 50 cm x 40 cm x 2 cm. Berapa penambahan luas permukaan dan volume plat besi tersebut ketika suhu naik menjadi 60 oC? Koefisien muai linear besi adalah 1,2 x 10^-5 / °C.
Jawaban:
Diketahui:
Panjang (Lo) = 50 cm
Lebar (Lo) = 40 cm
Ketebalan (Lo) = 2 cm
Suhu awal (To) = 20 oC
Suhu akhir (T) = 60 oC
Koefisien muai linear (α) = 1,2 x 10^-5 / °C
Cari: Perubahan luas permukaan dan volume plat besi
Rumus:
Δ L = Lo × α × (T – To)
Δ A = 2 × Lo × α × (T – To)
Δ V = Lo^2 × α × (T – To)
Langkah Penyelesaian:
Δ L = Lo × α × (T – To)
Δ L = 50 cm × 1,2 x 10^-5 cm/°C × 40° = 0,024 cm
Δ A = 2 × Lo × α × (T – To)
Δ A = 2 × 50 cm × 40 cm × 1,2 x 10^-5 cm/°C × 40° = 0,384 cm^2
Δ V = Lo^2 × α × (T – To)
Δ V = (50 cm)^2 × 1,2 x 10^-5 cm/°C × 40° = 0,12 cm^3
Jadi, penambahan luas permukaan plat besi tersebut adalah 0,384 cm^2 dan penambahan volume plat besi tersebut adalah 0,12 cm^3 ketika suhu naik menjadi 60 oC.
Kesimpulan
Pemuaian panjang merupakan suatu proses yang terjadi pada benda yang memiliki dimensi panjang ketika suhu pada benda tersebut meningkat. Pemuaian ini dapat diakibatkan oleh beberapa faktor, dan pada pemuaian ini dikenal faktor koefisien muai linear yang terkait dengan bahan dari benda tersebut. Dalam menghitung besar pemuaian pada suatu benda, kita perlu mengetahui perubahan suhu yang terjadi dan koefisien muai linear dari benda tersebut.
Demikianlah contoh soal pemuaian panjang dan pengertian lebih detail tentang pemuaian. Dengan memahami konsep ini, kita dapat memahami perilaku suatu benda ketika terjadi perubahan suhu dan bagaimana menghitung besarnya pemuaian tersebut. Selain itu, informasi tentang pemuaian panjang juga sering terkait dengan beberapa aplikasi teknik, seperti dalam desain bangunan atau rekayasa mesin.
