Contoh Soal Pemuaian Luas, Rumus, dan Jawabannya

tirto.id - Kumpulan contoh soal pemuaian luas, rumus, dan jawabannya bisa menjadi referensi latihan soal. Contoh soal ini akan membantu siswa untuk memahami pola soal dan jawabannya.

Umumnya materi pemuaian luas dipelajari oleh siswa kelas 7 SMP dan kelas 11 SMA/SMK. Materi ini termasuk dalam mata pelajaran IPA Fisika.

Contoh soal pemuaian luas akan membantu siswa semakin memahami materi ini. Rumus dan jawaban soal pemuaian diperlukan supaya siswa memiliki gambaran penting tentang pemuaian.

Seperti apa contoh soal pemuaian luas? Simak contoh soalnya di artikel ini.

Materi serta Rumus Pemuaian Luas

Materi pemuaian luas berkaitan dengan penambahan ukuran atau dimensi suatu benda. Pemuaian adalah peristiwa bertambahnya ukuran atau dimensi (panjang, luas, volume) suatu benda saat suhunya dinaikan.

Peristiwa ini dapat terjadi pada semua zat, yakni zat padar, cair, dan gas. Berlangsungnya pemuaian terjadi dengan perubahan geometri dari suatu benda karena pengaruh panas (kalor).

Perubahan geometri ini bisa mencakup bertambahnya panjang, lebar, dan volume. Pemuaian biasanya diiringi dengan kenaikan suhu zat.

Nah, contoh dari peristiwa pemuaian dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya dalam peristiwa pembengkokan rel kereta api. Contoh ini termasuk contoh peristiwa pemuaian yang merugikan.

Namun, efek buruk tersebut bisa dihindari dengan memberi celah kecil pada setiap sambungan kereta api dengan memperhitungkan pemuaiannya. Dengan demikian, ilmu tentang pemuaian sangatlah berguna dalam kehidupan.

Terdapat tiga jenis pemuaian, yakni pemuaian panjang, luas, dan volume. Luas suatu benda dapat mengalami pemuaian.

Peristiwa pemuaian rupanya terjadi dengan bertambahnya ukuran luas dan volume. Pemuaian luas sendiri merupakan pertambahan ukuran luas suatu benda akibat menerima kalor.

Biasanya pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh peristiwa pemuaian luas adalah pemuaian luas pada jendela kaca rumah.

Ketika udara dingin, kaca akan menyusut karena koofisien muai kaca lebih besar daripada koofisien muai kayu. Jika suhu meningkat, maka kaca akan memuai lebih besar dibandingkan kayu sehingga kaca terlihat terpasang rapat.

Berikut rumus pemuaian luas:

ΔA = A₀ β ΔT

Keterangan:

ΔA = Perubahan Luas

A₀ = Luas awal

β = 2α = Konstanta pemuaian luas

ΔT = Perubahan Temperatur

Kumpulan Contoh Soal Pemuaian Luas serta Jawabannya

Materi pemuaian luas dapat semakin mudah dipahami dengan mengerjakan latihan soal. Kumpulan contoh soal pemuaian luas dan jawabannya diperlukan untuk latihan soal.

Berikut kumpulan contoh soal pemuaian luas dan jawabannya:

1. Pemuaian luas adalah peristiwa …

A. bertambahnya panjang benda akibat perubahan suhu

B. bertambahnya volume benda akibat perubahan suhu

C. bertambahnya luas permukaan benda akibat perubahan suhu

D. berkurangnya luas benda akibat pendinginan

Jawaban: C

Penjelasan: Pemuaian luas adalah pertambahan luas permukaan benda ketika suhu naik.

2. Besarnya pemuaian luas dipengaruhi oleh faktor berikut, kecuali …

A. jenis bahan

B. kenaikan suhu

C. luas mula-mula

D. massa benda

Jawaban: D

Penjelasan: Massa tidak memengaruhi pemuaian luas, yang berpengaruh adalah jenis bahan, luas awal, dan perubahan suhu.

3. Rumus pemuaian luas dinyatakan dengan …

A. ΔL = αL₀ΔT

B. ΔA = βA₀ΔT

C. ΔV = γV₀ΔT

D. ΔA = αA₀ΔT

Jawaban: B

Penjelasan: Rumus pemuaian luas adalah ΔA = βA₀ΔT.

4. Hubungan antara koefisien muai panjang (α) dan muai luas (β) adalah …

A. β = α

B. β = ½α

C. β = 2α

D. β = 3α

Jawaban: C

Penjelasan: Koefisien muai luas besarnya dua kali koefisien muai panjang.

5. Satuan koefisien muai luas adalah …

A. m

B. m²

C. °C

D. °C⁻¹

Jawaban: D

Penjelasan: Koefisien muai memiliki satuan kebalikan suhu, yaitu °C⁻¹.

6. Plat besi memiliki panjang 20 cm dan lebar 10 cm. Luas awalnya adalah …

A. 100 cm²

B. 200 cm²

C. 300 cm²

D. 400 cm²

Jawaban: B

Penjelasan: Luas = panjang × lebar = 20 × 10 = 200 cm².

7. Jika suhu suatu benda naik, maka luasnya akan …

A. tetap

B. berkurang

C. bertambah

D. menjadi nol

Jawaban: C

Penjelasan: Kenaikan suhu menyebabkan benda memuai sehingga luas bertambah.

8. Pemuaian luas bernilai nol jika …

A. β = 0

B. ΔT = 0

C. A₀ = 0

D. suhu sangat tinggi

Jawaban: B

Penjelasan: Jika tidak ada perubahan suhu (ΔT = 0), maka tidak terjadi pemuaian.

9. Jika koefisien muai panjang aluminium 2,3 × 10⁻⁵ °C⁻¹, maka koefisien muai luasnya adalah …

A. 2,3 × 10⁻⁵ °C⁻¹

B. 3,6 × 10⁻⁵ °C⁻¹

C. 4,6 × 10⁻⁵ °C⁻¹

D. 6,9 × 10⁻⁵ °C⁻¹

Jawaban: C

Penjelasan: β = 2α = 2 × 2,3 × 10⁻⁵ = 4,6 × 10⁻⁵ °C⁻¹.

10. Sebuah plat berbentuk persegi dengan sisi 50 cm memiliki luas awal …

A. 1.500 cm²

B. 2.000 cm²

C. 2.500 cm²

D. 3.000 cm²

Jawaban: C

Penjelasan: Luas persegi = s² = 50² = 2.500 cm².

11. Pemuaian luas terbesar terjadi pada bahan yang memiliki …

A. massa terbesar

B. suhu terendah

C. koefisien muai terbesar

D. luas terkecil

Jawaban: C

Penjelasan: Semakin besar koefisien muai, semakin besar pemuaiannya.

12. Peristiwa berikut yang menunjukkan pemuaian luas adalah …

A. rel kereta memanjang saat panas

B. kaca jendela retak karena panas

C. lubang pada plat logam membesar saat dipanaskan

D. kawat listrik mengendur

Jawaban: C

Penjelasan: Lubang pada plat juga mengalami pemuaian luas.

13. Lubang pada plat logam yang dipanaskan akan …

A. mengecil

B. tetap

C. membesar

D. menutup

Jawaban: C

Penjelasan: Lubang dianggap sebagai bagian dari plat sehingga ikut memuai.

14. Besarnya ΔA bergantung pada …

A. massa dan suhu

B. luas awal dan perubahan suhu

C. volume dan massa

D. waktu pemanasan

Jawaban: B

Penjelasan: ΔA dipengaruhi oleh luas awal dan perubahan suhu.

15. Pemuaian luas bernilai negatif jika benda mengalami …

A. pemanasan

B. pendinginan

C. pelelehan

D. pembekuan

Jawaban: B

Penjelasan: Pendinginan menyebabkan penyusutan sehingga ΔA negatif.

16. Pemuaian luas akan terjadi merata jika …

A. bahan berbeda

B. pemanasan merata

C. bentuk tidak beraturan

D. suhu tetap

Jawaban: B

Penjelasan: Pemanasan merata membuat pemuaian terjadi merata.

17. Suhu naik dari 30°C menjadi 80°C. Perubahan suhu sebesar …

A. 30°C

B. 40°C

C. 50°C

D. 110°C

Jawaban: C

Penjelasan: ΔT = 80 − 30 = 50°C.

18. Luas akhir benda setelah pemuaian adalah …

A. A₀ − ΔA

B. A₀ + ΔA

C. ΔA − A₀

D. ΔA saja

Jawaban: B

Penjelasan: Luas akhir = luas awal + pertambahan luas.

19. Pemuaian luas berlaku untuk benda …

A. satu dimensi

B. dua dimensi

C. tiga dimensi

D. tidak berdimensi

Jawaban: B

Penjelasan: Pemuaian luas terjadi pada benda dua dimensi.

20. Nilai koefisien muai menunjukkan …

A. kekerasan bahan

B. kecepatan pemuaian

C. besar pemuaian tiap kenaikan suhu

D. massa jenis bahan

Jawaban: C

Penjelasan: Koefisien muai menunjukkan besarnya pemuaian per kenaikan suhu.

21. Jika perubahan suhu diperbesar, maka pemuaian luas …

A. tetap

B. berkurang

C. bertambah

D. menjadi nol

Jawaban: C

Penjelasan: ΔA sebanding dengan ΔT.

22. Jika luas awal suatu benda nol, maka pemuaian luasnya …

A. besar

B. kecil

C. nol

D. tak hingga

Jawaban: C

Penjelasan: ΔA = βA₀ΔT, jika A₀ = 0 maka ΔA = 0.

23. Pemuaian luas tidak bergantung pada …

A. jenis bahan

B. suhu

C. luas awal

D. warna benda

Jawaban: D

Penjelasan: Warna benda tidak memengaruhi pemuaian.

24. Plat logam dipanaskan secara merata, maka …

A. hanya panjangnya bertambah

B. hanya lebarnya bertambah

C. panjang dan lebar bertambah

D. luasnya tetap

Jawaban: C

Penjelasan: Pemuaian luas menyebabkan panjang dan lebar bertambah.

25. Pemuaian luas merupakan gabungan dari pemuaian …

A. volume

B. panjang satu arah

C. panjang dua arah

D. massa

Jawaban: C

Penjelasan: Pemuaian luas terjadi karena pemuaian panjang pada dua arah.

Soal Isian

1. Pada suhu 30_oC sebuah pelat besi luasnya 10 m2. Apabila suhunya dinaikkan menjadi 90oC dan koefisien muai panjang besi sebesar 0,000012/oC, maka tentukan luas pelat besi tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

A0 = 10 m2

T0 = 30oC

T = 90oC

∆T = T – T0 = 90 – 30 = 60oC

α = 0,000012/oC

β = 2α = 2 × 0,000012/oC = 0,000024/oC

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

Jadi, luas pelat besi setelah dipanaskan adalah 10,0144 m2.

2. Sekeping aluminium dengan panjang 40 cm dan lebar 30 cm dipanaskan dari 40oC sampai 140oC.Jika koefisien muai panjang aluminium tersebut (α) adalah 2,5 × 10-5 oC, tentuan luas keping aluminium setelah dipanaskan.

Penyelesaian:

Diketahui:

A0 = 40 cm × 30 cm = 1.200 cm2

β = 2α = 2(2,5 × 10-5 oC) = 5 × 10-5 oC

∆T = 140oC – 40oC = 100oC

Ditanyakan: A = …?

Jawab:

A = A0(1 + β∆T)

A = 1.200(1 + 5 × 10-5 × 100)

A = 1.200(1 + 5 × 10-3)

A = 1.200(1 + 0,005)

A = 1.200(1,005)

A = 1206 cm2

Jadi, luas penampang aluminium setelah dipanaskan adalah 1206 cm2.

3. Sebuah batang aluminium memiliki luas 100 cm2. Jika batang aluminium tersebut dipanaskan mulai dari 0oC sampai 30oC, berapakah perubahan luasnya setelah terjadi pemuaian? (Diketahui: α = 24 × 10–6/K).

Penyelesaian:

Diketahui:

A0 = 100 cm2 = 1 m2

ΔT = 30oC – 0oC = 30oC = 303 K

β = 2α = 48 × 10–6/K

Ditanyakan: ∆A = …?

Jawab:

ΔA = A0βΔT

ΔA = 1 m2 × 48 × 10–6/K × 303 K

ΔA = 0,0145 m2

Jadi, perubahan luas bidang aluminium setelah pemuaian adalah 145 cm2.

4. Sebatang besi dengan panjang 4 m dan lebar 20 cm bersuhu 20oC.Jika besi tersebut dipanaskan hingga mencapai 40oC, berapakah luas kaca setelah dipanaskan? ( α = 12 × 10-6 /oC)

Penyelesaian:

Diketahui:

A0 = 4 × 0,2 = 0,8 m2

ΔT = (40 – 20)oC = 20oC

α = 12 × 10-6 /oC → β = 24 × 10-6 /oC

Ditanya: A = ... ?

Jawab:

ΔA = βA0ΔT

ΔA = (24 × 10-6)(0,8)(20)

ΔA = 384 × 10-6 m2

ΔA = 0,384 × 10-3 m2

Luas besi setelah dipanaskan adalah sebagai berikut.

A =A0 + ΔA

A = (0,8) + (0,384 × 10-3)

A = (800 × 10-3) + (0,384 × 10-3)

A = 800,384 × 10-3 m2

A = 0,800384 m2

Dengan demikian, luas batang besi setelah dipanaskan adalah 0,800384 m2.

5. Sebuah plat aluminium memiliki luas awal 200 cm². Plat tersebut dipanaskan sehingga mengalami kenaikan suhu sebesar 50°C. Jika koefisien muai panjang aluminium α = 2,3 × 10⁻⁵ °C⁻¹, maka pertambahan luas plat (ΔA) adalah sebesar ... cm².

Jawaban: 0,46 cm²

Penjelasan:

Koefisien muai luas (β) diperoleh dari hubungan β = 2α

β = 2 × 2,3 × 10⁻⁵ = 4,6 × 10⁻⁵ °C⁻¹

Gunakan rumus pemuaian luas:

ΔA = β A₀ ΔT

ΔA = (4,6 × 10⁻⁵) × 200 × 50

ΔA = 0,46 cm²

Jadi, pertambahan luas plat aluminium tersebut adalah 0,46 cm².

Siswa dapat melaksanakan latihan soal secara mandiri di rumah atau bersama guru di sekolah. Latihan soal akan membantu siswa untuk memahami pola soal dan latihan manajemen waktu.

Contoh soal di atas dapat dijadikan panduan referensi dalam latihan soal. Selamat belajar.

Simak artikel lain tentang contoh soal di bawah ini:

Artikel Contoh Soal