Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal

Diposting pada

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal – Pemuaian menjadi salah satu fenomena fisika yang sering kita jumpai dalam konteks hidup sehari-hari. Fenomena tersebut bisa terjadi ketika sebuah denda dipanaskan secara konstan. Inilah alasan mengapa rel kereta api selalu dibuat renggang (berjarak) agar tak memuai jika panas. Hal ini pun berlaku pada pembuatan bingkai kaca yang dirancang sedikit lebih besar agar kacanya tidak memuai saat terkena panas.

Tak hanya terjadi pada benda padat saja, tapi dalam ilmu fisika ada pula pemuaian zat cair dan gas. Masing-masing tentunya memiliki rumus pemuaian panjang, rumus pemuaian luas, dan volume berbeda. Sudah menjadi kewajiban kita sebagai siswa untuk menghafalnya karena materi satu ini pasti muncul sebagai butir soal ujian. Tak sedikit siswa yang mengeluh kesulitan menghitung panjang logam setelah memuai karena tidak hafal rumusnya.

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal
Ilustrasi Kejadian Pemuaian Panas

Seperti yang kita ketahui bahwa zat (padat, gas dan cair) akan memuai jika terkena panas. Karena hal itulah sebuah benda dibuat sedemikian rupa agar tidak memuai ketika terkena panas. Nah pada kesempatan kali ini saya akan membahas tentang rumus pemuaian panjang, rumus pemuaian luas dan rumus pemuaian volume beserta contoh soalnya. Untuk lebih jelasnya dapat anda simak di bawah ini.

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal

Pemuaian ialah perubahan yang terjadi pada sebuah benda menjadi lebih panjang, luas, atau bervolume ketika memperoleh kalor (panas). Dari pernyataan ini bisa kita simpulkan bahwa faktor pemuaian terjadi karena pengaruh kalor. Contohnya pun dapat kalian temukan di lingkungan seperti besi rel kereta api, teralis jendela, gilserine yang dipanaskan, bola berbahan karet yang dijemur, dan lain sebagainya.

Ketika berada di bangku smp dan sma kalian akan mendapat materi yang sedikit banyak membahas pemuaian benda cair, padat, dan gas. Tanpa sadar sebenarnya kita bisa menghitung pemuaian panjang maupun volume yang terjadi pada benda tersebut. Untuk melakukannya tentu kalian wajib hafal rumus pemuaian terlebih dahulu.

Baca juga : Pengertian dan Rumus Kalor Beserta Contoh Soal Lengkap

Rumus pemuaian panjang, volume, dan luas benda tersebut sebenarnya terangkum secara lengkap di buku pedoman fisika. Berbagai contoh soal pemuaian fisika pun tak hentinya diberikan oleh guru sebagai pendalaman materi. Meski demikian kita tak bisa menampik fakta bahwa masih ada beberapa siswa yang memang tak mampu menguasainya.

Rumus Pemuaian Panjang

Muai panjang ialah bertambahnya panjang setiap satuan panjang pada sebuah benda ketika suhunya naik 1°C. Pemuaian yang terjadi pada zat padat dapat diukur menggunakan alat bernama Musschenbroek. Dalam konteks pendidikan materi yang mengajarkan rumus pemuaian penjang menjadi salah satu ilmu fisika yang cukup menyenangkan. Agar siswa lebih paham biasanya guru akan membalut pembelajaran dengan kegiatan praktikum seperti yang tertera pada gambar di bawah.

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal
Gambar Musschenbroek

Pada alat Musschenbroek, terdapat batang logam di tengah alat tersebut. Batang logam tersebut akan mengalami pemuaian panjang. Selain itu luas penampangnya juga akan memuai. Tetapi pemuaian pada luas penampang diabaikan karena pemuaiannya sangat kecil. Biasanya zat padat dan zat cair mengalami pemuaian volume. Sedangkan zat gas mengalami pemuaian tekanan dan volume. Di bawah ini terdapat rumus pemuaian panjang yaitu:

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal
Rumus Pemuaian Panjang

Keterangan :
α = Koefisien muai panjang zat
l1 = Panjang awal (sebelum terkena panas)
l2 = Panjang setelah terkena panas
T1 = Suhu awal
T2 = Suhu setelah terkena panas

Selain rumus pemuaian panjang di atas, kita pun dituntut harus hafal beberapa daftar benda yang memiliki koefisien muai panjang. Meski termasuk kategori benda padat tapi setiap jenis logam memang memiliki koefisien yang berbeda. Berikut beberapa daftar bendanya yaitu:

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal
Daftar Koefisien Muai Panjang Pada Benda

Baca juga : Pengertian Pengukuran Dalam Fisika Beserta Contoh

Rumus Pemuaian Luas

Muai luas ialah benda yang bertambahnya panjang dan lebar setiap satuan luas pada sebuah benda lempengan atau lembaran ketika suhunya naik 1°C. Adapun rumus pemuaian luasnya yaitu:

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal
Rumus Pemuaian Luas

Keterangan :
β = Koefisien muai luas zat
A1 = Luas awal (sebelum terkena panas)
A2 = Luas setelah terkena panas
T1 = Suhu awal
T2 = Suhu akhir
Muai panjang (α) dengan muai luas (β) memiliki hubungan yaitu β = 2α.

Rumus Pemuaian Volume

Muai volume ialah benda yang bertambah panjang, lebar dan tinggi setiap satuan volume ketika suhunya naik 1°C. Adapun rumus pemuaian volumenya yaitu:

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal
Rumus Pemuaian Volume

Keterangan :
γ = Koefisien muai volume zat
V1 = Volume awal (sebelum terkena panas)
V2 = Volume setelah terkena panas
T1 = Suhu awal
T2 = Suhu akhir

Muai panjang (α) dengan muai volume (γ) memiliki hubungan yaitu γ = 3α. Selain rumus pemuaian volume di atas, adapula daftar beberapa benda yang memiliki muai volume. Setiap benda memang memiliki muai volume yang berbeda beda. Berikut beberapa daftar bendanya yaitu:

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal
Daftar Muai Volume Pada Benda

Untuk kategori zat gas memiliki besar koefisien muai tekanan dan volume sebesar 1/273°C⁻¹. Maka dari itu, rumus pemuaian volumenya berbeda dengan zat lain. Berikut rumus pemuaian volume pada zat gas yaitu:

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, dan Volume Beserta Contoh Soal
Rumus Pemuaian Volume Zat Gas

Keterangan :
∆T = Perubahan suhu
V1 = Volume sebelum terkena panas
V2 = Volume setelah terkena panas
p1 = Tekanan sebelum terkena panas
p2 = Tekanan setelah terkena panas

Contoh Soal Pemuaian Panjang dan Volume

Apakah kalian sudah menghafal rumus pemuaian panjang dan volume benda di atas? jika sudah tibalah saatnya untuk menguji pengetahuan. Karena pada sesi ini saya akan memberikan beberapa latihan soal sebagai bentuk pendalaman materi. Meski kita bisa mencari berbagai model soal tapi tak ada salahnya kalian mengerjakan contoh soal di bawah:

1. Waktu di pagi hari seutas kawat alumunium memiliki panjang 3 m dengan suhu 30°C. Apabila koefisien muai panjang kawat ialah 24 x 10⁻⁶°C⁻¹. Hitunglah pertambahan panjang ketika siang hari dengan suhu 40°C?

Baca juga : Rumus Konversi Suhu Beserta Contoh Soal (Cara Cepat)

Pembahasan.
Diketahui : T1 = 30°C; T2 = 40°C; l1= 3m; α = 24 x 10⁻⁶°C⁻¹
Ditanyakan : ∆l = ?
Jawab :
∆l = α.l1.∆T
     = α.l1 (T2-T1)
     = 24 x 10⁻⁶°C⁻¹ x 3 m x (40°C – 30°C)
     = 72 x 10⁻⁵ m.
Jadi panjang kawat disiang hari akan bertambah 72 x 10⁻⁵ m atau 0,72 mm.

2. Sebuah bola pejal tak berongga dibuat menggunakan bahan baja. Bola tersebut memiliki volume 300 cm³ dengan suhu 0°C. Kemudian bola tersebut dipanaskan dengan suhu 100°C. Hitunglah perubahan volume pada bola tersebut? (koefisien muai baja 12 x 10⁻⁶°C⁻¹)

Pembahasan.
Diketahui : V1 = 300 cm³; T1 = 0°C; T2 = 100°C; α = 12 x 10⁻⁶°C⁻¹
Ditanyakan : ∆V = ?
Jawab :
∆V = γ1.∆T
      = 3a.V1 (T2 – T1)
      = 3 x 12 x 10⁻⁶°C⁻¹ x 300 cm³ x (100°C – 0°C)
      = 1,08 cm³
Jadi setelah dipanaskan bola tersebut akan mengalami perubahan volume sebesar 1,08 cm³.

Sekian penjelasan mengenai rumus pemuaian panjang, rumus pemuaian luas dan rumus pemuaian volume beserta contoh soalnya. Masing masing benda memiliki nilai koefisien muai (panjang dan volume) yang berbeda beda. Semoga artikel ini dapat menambah wawasan anda.

Baca Juga  Materi Medan Magnet: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.