Konsep Pemuaian dalam Ilmu Fisika

Dear sahabat BT, bagi pelajar SD atau SMP/SLTP yang mencari referensi tentang Ilmu Fisika bisa ditengok postingan-postingan OM berikut ini.

Hari ini OM akan berbagi tentang Konsep Pemuaian dalam Ilmu Fisika, mudah-mudahan bisa bermanfaat :

Pemuaian panas adalah perubahan suatu benda yang bisa menjadi bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena panas (kalor). Singkatnya, pemuaian panas adalah perubahan benda yang terjadi karena panas. Pemuaian tiap-tiap benda akan berbeda, tergantung pada suhu di sekitar dan koefisien muai atau daya muai dari benda tersebut. Perubahan panjang akibat panas ini, sebagai contoh, akan mengikuti:

di mana

 adalah panjang pada suhu t,

 adalah panjang pada suhu awal,

 adalah koefisien muai panjang / kofisien muai linier, dan

 adalah besarnya perubahan suhu.

Suatu benda akan mengalami muai panjang apabila benda itu hanya memiliki (dominan dengan) ukuran panjangnya saja. Muai luas terjadi pada benda apabila benda itu memiliki ukuran panjang & lebar, sedangkan muai volum terjadi apabila benda itu memiliki ukuran panjang, lebar, & tinggi.

di mana

 adalah luas (Area) pada suhu t,

 adalah luas pada suhu awal,

 ( 2 kali  ) adalah koefisien muai luas, dan

 adalah besarnya perubahan suhu.

Dan untuk perubahan volum:

di mana

 adalah volum pada suhu t,

 adalah volum pada suhu awal,

 ( 3 kali  ) adalah koefisien muai volum, dan

 adalah besarnya perubahan suhu.

Contoh aplikasi yang memanfaatkan  pemuaian pada zat padat:

a.   Air panas untuk membuka tutup botol
b.   Pemasangan bingkai besi pada roda (bingkai besi dipanaskan terlebih dahulu )
c.   Pemasangan kaca jendela (diberi celah agar kaca tidak pecah ketika suhunya naik)
d.   Pemasangan rel kereta api
e.   Kawat telepon dibuat kendor ( agar tidak putus waktu suhunya turun)
f.    Bimetal  : dua logam  yang mempunyai  koefisien muai  panjang berbeda  yang dikeling jadi satu,  dan jika dipanaskan akan melengkung ke arah logam yang koefisien muai panjangnya lebih kecil.

Contoh Soal :

Suatu logam mengalami perubahan suhu dari 30^oC menjadi 80^oC. Jika panjang akhir logam adalah 115 cm dan koefisien muai panjang logam 3.10^-3oC^-1, maka panjang awal logam dan pertambahan panjang logam adalah…..

Pembahasan

Diketahui :

Pertambahan suhu (ΔT) = 80^oC – 30^oC = 50^oC
Panjang akhir (Lt) = 115 cm
Koefisien muai panjang logam (a) = 3.10^-3oC^-1

Ditanya : 

Panjang awal (L₀) dan pertambahan panjang (ΔL)


Jawab :

a) Panjang awal (L₀)

Rumus pertambahan panjang :

ΔL = α L₀ ΔT

Rumus panjang akhir :

Lt = L₀ +ΔL
Lt = L₀ + α  L₁ ΔT
Lt = L₀ (1 + α ΔT)
115 cm = L₀ (1 + (3.10^-3oC^-1)(50^oC)
115 cm = L₀ (1 + 150.10^-3)
115 cm = L₀ (1 + 0,15)
115 cm = L₀ (1,15)
L₀ = 115 cm / 1,15
L₀ = 100 cm

Demikian postingan OM tentang Konsep Pemuaian dalam Ilmu Fisika. Semoga bermanfaat ! [BT]

Bagikan Artikel ini