Masuk tirto.id
tirto.id - Soal pemuaian kelas 7 kini dapat dimanfaatkan oleh siswa SMP sebagai bahan belajar beserta pembahasannya. Soal ini membantu peserta didik memahami konsep fisika secara praktis. Dengan latihan, mereka bisa lebih mudah menguasai materi pemuaian.
Pemahaman rumus dasar pemuaian menjadi kunci sebelum mengerjakan soal. Contoh soal pemuaian panjang biasanya diberikan agar siswa memahami hubungan antara panjang, suhu, dan koefisien muai. Langkah ini mempermudah siswa mengerjakan soal dengan tepat.
Pemuaian terjadi dalam berbagai peristiwa sehari-hari. Soal pemuaian panjang kelas 7 dapat membantu siswa mengamati fenomena seperti kabel listrik yang menjuntai dan bingkai jendela yang melengkung. Di artikel ini akan dipaparkan pula contoh soal pemuaian panjang beserta jawabannya.
Contoh Soal Pemuaian Panjang Kelas 7 SMP dan Pembahasannya
Contoh soal pemuaian kelas 7 beserta jawabannya mengenai pemuaian panjang untuk siswa kelas 7 SMP beserta penjelasannya. Soal ini dirancang untuk membantu memahami konsep pemuaian panjang secara praktis.
Pembahasan langkah demi langkah juga disertakan agar lebih mudah dipahami, sebagai berikut: contoh soal pemuaian panjang, luas, dan volume. Materi ini sangat bermanfaat untuk memperkuat pemahaman siswa melalui contoh soal pemuaian panjang luas dan volume SMP.
Selain itu, juga disajikan contoh soal pemuaian panjang dan pembahasannya untuk siswa kelas 7 SMP. Soal-soal tersebut dilengkapi dengan penjelasan agar lebih mudah dipahami. Dengan mempelajari contoh soal pemuaian panjang dan pembahasannya, siswa dapat lebih menguasai materi secara praktis.
Contoh Soal Pemuaian Panjang Luas dan Volume
1. Sebuah batang besi panjangnya 2 meter pada suhu 30°C. Jika koefisien muai panjang besi adalah 1,2 × 10⁻⁵/°C, tentukan pertambahan panjang batang tersebut ketika dipanaskan hingga 130°C.Diketahui:
L0 = 2 m
∆T = 130°C – 30°C = 100°C = 303 K
α = 1,2 × 10 pangkat -5/°C
Ditanya: Berapa ∆L ?
Jawab:
∆L = L0α∆T
∆L = 2 × 1,2 × 10 pangkat -6 × 100
∆L = 2,4 × 10 pangkat -3
∆L = 2,4 mm
2. Sebuah pelat aluminium memiliki luas awal 200 cm² pada suhu 20°C. Jika koefisien muai panjang aluminium adalah 2,4 × 10⁻⁵/°C, berapakah luas pelat pada suhu 120°C?
Diketahui:
A0 = 200 m²
T0 = 20°C
T = 120°C
∆T = T – T0 = 120 – 20 = 100°C
α = 2,4 x 10 pangkat -5 /°C
β = 2α = 2 × 0,000012/°C = 0,000024/°C
Ditanya: Berapa β ?
Jawab:
β = 2 x 2,4 x 10 pangkat -5 = 4,8 x 10 pangkat -5/°C
∆T = 120 - 20 = 100 °C
∆A = 200 x 4,8 x 10 pangkat -5 x 100 = 0,96 cm²
A = A0 + ∆A
A = 200 + 0,96 = 200,96 cm²
Contoh Soal Pemuaian Panjang pada Rel Kereta Api
3. Sebuah rel kereta api memiliki panjang 100 meter pada suhu 20°C. Koefisien muai panjang baja adalah α = 1,2 x 1 pangkat -5, C -1. Berapakah panjang rel tersebut jika suhu naik menjadi 40°C?Diketahui:
Lo = 100 m
α = 1,2 x 10 pangkat -5
Ditanya: Berapa L ?
Jawab:
ΔL = 100.1,2 × 10 pangkat −5.20
ΔL = 100.2,4 × 10 pangkat −4
ΔL = 0,024m = 2,4cm
L = L0 + ΔL= 100 + 0,024 = 100,024m
4. Sebuah rel kereta api memiliki panjang 500 meter pada suhu 20°C. Jika koefisien muai panjang baja adalah α=12×10−6 °C−1 α= 12 x 10 pangkat -6 C pangkat -1 , berapakah panjang rel ketika suhu naik menjadi 40°C?
Diketahui:L0 = 500
α = 12 × 10 pangkat −6 °C pangkat 1
ΔT = 40− 20= 20 °C
Ditanya: Berapa ΔL ?
ΔL = 500 x (12 × 10 pangkat −6) x 20
ΔL = 500 x 0,000012 x 20
0,12 m = 12 cm
L = L0 + ΔL = 500 + 0,12 = 500,12 m
Contoh Soal Pemuaian Panjang Logam
5. Pada suhu 30°C sebuah pelat besi luasnya 10 m². Apabila suhunya dinaikkan menjadi 90°C dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/°C, maka tentukan luas pelat besi tersebut!Diketahui:
A0 = 10 m²
T0 = 30°C
T = 90°C
∆T = T – T0 = 90 – 30 = 60°C
α = 0,000012/°C
β = 2α = 2 × 0,000012/°C = 0,000024/°C
Ditanyakan: A = …?
Jawab:
A = A0(1 + β × ∆T)
A = 10(1 + 0,000024 × 60)
A = 10(1 + 0,00144)
A = 10 × 1,00144
A = 10,0144 m²
6. Sebuah rel kereta api sepanjang 100 m terbuat dari baja (α= 1,1 × 10−5 °C pangkat−1. Hitung panjang rel tersebut jika suhunya naik dari 25°C menjadi 45°C.
Diketahui:
L0 = 2m
α = 1,2×10−5°C pangkat −1
T1 = 20°C
T2 = 70°C
Jawab:
ΔT = T2 -T1
ΔT = 70 -20= 50°C
ΔL = L0 x α x ΔT
ΔL = 2 x 1,2 × 10−5 x 50
ΔL = 0,0012m
ΔL = 1,2mm
Contoh Soal Pemuaian Panjang Zat Padat
7. Sebuah rel kereta terbuat dari besi memiliki panjang 100 meter pada suhu 20°C. Koefisien muai panjang besi adalah α = 1,2 x 10 pangkat -5 C -1. Jika suhu naik menjadi 50 °C, berapakah pertambahan panjang rel?Diketahui:Lo = 100 m
α = 1,2 x 10 pangkat -5 C -1
ΔT = 50 - 20 = 30 °C
Ditanya: berapa ΔL?
Jawab:
ΔL = 100 x 1,2 x 10 pangkat -5 x 30
ΔL = 100 x 0,00036
ΔL = 0,036 m = 3 cm
8. Sebuah kabel logam panjangnya 50 meter pada suhu 25°C. Koefisien muai panjang logam tersebut adalah 2 x 10 pangkat -5 C -1°. Jika suhu diturunkan menjadi 5°C, berapa panjang kabel sekarang?
Diketahui:
Lo = 50 m
α = 2 x 10 pangkat -5 C -1
ΔT = 5 - 25 = -20 °C
Ditanya: berapa ΔL ?
Jawab:
ΔL = 50 x 2 x 10 pangkat -5 x (-20)
ΔL = 50 x (-0,0004)
ΔL = -,002 m
ΔL = 2 cm
Contoh Soal Suhu Kalor dan Pemuaian Kelas 7
9. Lina menuangkan susu ke dalam gelas. Suhu susu 35°C. Ia ingin tahu berapa suhunya dalam Fahrenheit.Diketahui:
T = 35 °C
Ditanya: Berapa °F?
Jawab:
°F = 9/5 x 35 + 32
°F = 63 + 32
°F = 95
10. Seorang petani menaruh air di ember. Suhu air itu 104°F. Berapa suhunya dalam derajat Celsius?
Diketahui:
T = 104 °F
Ditanya: Berapa °C?
Jawab:
°C = 6/9 x (104-32)
°C = 5/9 x 72
°C = 40
11. Sebuah teko berisi 2 liter air pada suhu 25°C. Air tersebut dipanaskan hingga mencapai suhu 75°C. Jika kalor jenis air adalah 4.200 J/kg°C, hitunglah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan air tersebut.
Diketahui:
Massa air, m = 2 kg
Suhu awal, Ti = 25 C
Suhu akhir, Tf = 75 C
Kalor jenis air, c = 4.200 J/Kg C
Ditanya: berapa kalor yang dibutuhkan?
Jawab:
ΔT = Tf − Ti
ΔT = 75 -25
ΔT = 50 °C
Q = m x c x ΔT
Q = 2 x 4.200 x 50
Q = 420.000 J
12. Sebuah balok logam bermassa 3 kg dipanaskan dari 40°C menjadi 90°C. Jika logam menyerap 81.000 J kalor, tentukan kalor jenis logam.
Diketahui:
Massa logam, m = 3 kg
Suhu awal, Ti = 40 C
Suhu akhir, Tf = 90 C
Kalor yang diserap, Q = 81.000 J
Ditanya: Berapa C?
Jawab:
ΔT = Tf -Ti
ΔT = 90 - 40
ΔT = 50 °C
C = Q/m. ΔT
C = 81.000 / 3 x 50
C = 81.000 / 150
C = 540 J/Kg °C
13. Sebuah botol kaca berisi 500 ml alkohol pada suhu 15°C. Jika dipanaskan hingga 55 °C, dan koefisien muai volume alkohol , hitung pertambahan volume alkohol.
Diketahui:
Volume awal, V0 = 500 ml
Suhu awal, Ti = 15 C
Suhu akhir, Tf = 55 C
Koefisien muai volume alkohol, = 0,0011/ °C
Ditanya: Berapa pertambahan volume, ΔV?
Jawab:
ΔT = Tf -Ti
ΔT = 55 - 15
ΔT = 40°C
ΔV =V0 x β x ΔT
ΔV =500 x 0,0011 x 40
ΔV =22ml
14. Sebuah balok logam bermassa 3 kg dipanaskan dari 40°C menjadi 90°C. Jika logam menyerap 81.000 J kalor, tentukan kalor jenis logam.
Diketahui:
Massa loga, m = 3 kg
Suhu awal, Ti = 40 C
Suhu akhir, Tf = 90 C
Kalor yang diserap, Q = 81.000 J
Ditanya: Berapa kalor jenis, C?
ΔT = Tf - Ti
ΔT = 90 - 40
ΔT = 50 °C
C = Q / m x ΔT
C = 81.000 / 3 x 50
C = 81.000 / 150
C = 540 J/Kg °C
15. Sebuah bejana tembaga dengan volume 100 cm3 diisi penuh dengan air pada suhu 30°C. Kemudian keduanya dipanasi hingga suhunya 100°C. Jika α tembaga = 1,8 × 10 pangkat -5/°C dan γ air = 4,4 × 10 pangkat -4/°C. Berapa volume air yang tumpah saat itu?
Diketahui:
V0 tembaga = V0 air = 100 cm3
∆T = 100°C – 30°C = 70°C
α tembaga = 1,8 × 10 pangkat -5/°C
γ tembaga = 3α = 3 × 1,8 × 10 pangkat -5 = 5,4 × 10 pangkat -5/°C
γ air = 4,4 × 10 pangkat -4/°C
Ditanyakan: Berapa V air yang tumpah = …?
Jawab:
Untuk tembaga:
Vt = V0(1 + γ∆T)
Vt = 100(1 + 5,4 × 10 pangkat -5 × 70)
Vt = 100(1 + 3,78 × 10 pangkat -3)
Vt = 100(1 + 0,00378)
Vt = 100(1,00378)
Vt = 100,378 cm3
Untuk air:
Vt = V0(1 + γ∆T)
Vt = 100(1 + 4,4 × 10 pangkat -4 × 70)
Vt = 100(1 + 3,08 × 10 pangkat -2)
Vt = 100(1 + 0,0308)
Vt = 100(1,0308)
Vt = 103,08 cm3
Jadi, volume air yang tumpah adalah sebagai berikut.
V air tumpah = Vt air – Vt tembaga
V air tumpah = 103,08 – 100,378
V air tumpah = 2,702 cm3
Jenis dan Rumus Pemuaian Kelas 7
Pemuaian adalah suatu peristiwa memuainya sebuah zat akibat adanya peningkatan suhu yang menyebabkan perubahan dimensi suatu benda. Perubahan dimensi tersebut dapat berupa dimensi panjang, dimensi luas, maupun volume.
Sebagian benda mudah mengalami pemuaian secara alami karena terjadi kenaikan suhu. Meski demikian, ada juga beberapa benda yang sulit memuai bahkan menjadi menyusut dimensinya karena penurunan suhu.
Pada dasarnya setiap zat terdiri atas banyak partikel yang terus bergetar. Apabila suhunya bertambah, kecepatan getarannya juga akan meningkat sehingga membutuhkan ruang antar partikel yang lebih besar.
Berdasarkan bentuk zatnya, pemuaian terbagi menjadi 3 jenis yaitu sebagai berikut :
1. Pemuaian Zat Padat
Pemuaian zat padat terjadi dari segala arah sehingga dapat menyebabkan bertambahnya dimensi panjang, luas dan volume.Adapun pemuaian pada zat padat sendiri meliputi 3 bentuk pemuaian yaitu :
a. Pemuaian Panjang
Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Contohnya kawat kecil dan kabel listrik yang memanjang karena menerima panas.
Rumus muai panjang adalah sebagai berikut:
Δx= Lo. α. ΔT
Keterangan:
ΔX =besarnya pemuaian panjang
Lo = panjang mula-mula
α = konstanta pemuaian
ΔT = selisih suhu
L = Lo + Δx
L = Lo (1 + α.ΔT)
L = panjang setelah dipanaskan
Lo = panjang mula-mula
b. Pemuaian Luas
Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Contohnya kusen pada jendela, saat udara dingin kaca akan menyusut dan sebaliknya ketika suhu udara meningkat kaca akan memuai sehingga kaca akan terlihat lebih rapat pada kusen kayu.
Rumus Pemuaian Luas:
ΔA = Ao.β.ΔT
A = Ao + ΔA
A = A0 (1+β.ΔT)
Keterangan :
Ao = Luas Sebelum dipanaskan
A = luas setelah pemanasan
ΔA = penambahan luas
β = koefisien muai luas
ΔT = selisih suhu (kenaikan suhu)
c. Pemuaian ruang atau volume
Pemuaian volume adalah bertambahnya ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian ini biasa terjadi pada benda yang memiliki ukuran panjang, lebar, dan tebal. Contohnya seperti kaleng minuman yang tidak diisi minuman dengan penuh karena kaleng tersebut bisa memuai dan menyusut.
Rumus Pemuaian Volume:
ΔV = Vo.γ.ΔTV = Vo + ΔVV = Vo(1+γ.ΔT)
Keterangan:
ΔV = penambahan volume
Vo = volume awal
ΔT = kenaikan suhu
γ = koefisien muai volume
2. Pemuaian Zat Cair
Pemuaian pada zat cair tidak melibatkan muai panjang dan luas, melainkan hanya muai volumenya karena zat cair bersifat menyesuaikan bentuk wadahnya.Pemuaian volume cair berkaitan dengan pemuaian tekanan karena adanya peningkatan suhu. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada zat cair makin besar pula muai volumenya.
Rumus Pemuaian Zat Cair:
ΔV = Vo.b.ΔT
Keterangan:
Vo = volume awal
b = koefisien muai volume zat cair
ΔV = penambahan volume yang terjadi
ΔT = selisih suhu
3. Pemuaian Zat Gas
Pemuaian zat gas akan terjadi ketika suhunya bertambah dan menyusut ketika suhunya menurun. Contohnya yaitu pemuaian gas dalam balon akibat adanya peningkatan suhu dan pemuaian gas dalam ban karena peningkatan suhu yang dapat mengakibatkan ban meletus.Rumus Pemuaian Zat Gas:
Vt = Vo {1 + y. t} atau Vt = Vo {1 + 1/273 . t}
Keterangan:
y = koefisien muat gas = 1/273 1°C
t = kenaikan suhu dari 0°C menjadi t°C
Vo = volum gas pada 0°C
Vt = volum gas pada t°C
Dalam proses pemuaian zat gas terdapat 3 kemungkinan yang terjadi yaitu sebagai berikut :
a. Pemuaian gas pada suhu tetap (isokholik)
b. Pemuaian gas pada tekanan tetap (isobar)
c. Pemuaian gas pada volume tetap (isokhorik).
Pembaca yang ingin mengetahui informasi seputar Contoh Soal dapat klik tautan di bawah ini.
Penulis: Ririn Margiyanti
Editor: Yulaika Ramadhani
Penyelaras: Satrio Dwi Haryono
