Rumus Pemuaian Panjang, Luas, Volume, dan Contoh Soalnya – Materi Fisika Kelas 11

Konsep pemuaian panjang luas dan volume fisika kelas 11.

Pernah nggak elo bertanya-tanya, kenapa ya gelas itu terkadang bisa pecah ketika diberi air yang panas banget? 

Selain itu, kenapa kabel-kabel yang yang tergantung di tiang-tiang listrik itu dipasang longgar, dan bukan tegang lurus?

Fenomena-fenomena di atas itu ada kaitannya lho dengan pemuaian. Tentunya, ketika kita duduk di bangku SD dan SMP, kita sudah pernah mempelajari tentang pemuaian ini.

Pada mata pelajaran Fisika kelas 11, kita kembali bertemu dengan materi pemuaian ketika mempelajari tentang suhu dan kalor.

Dalam materi ini, kita tidak hanya kembali mempelajari apa itu pemuaian, namun juga membahas tentang rumus pemuaian panjang, luas, dan volume.

Mari kita bahas pengertian pemuaian, rumus, serta contoh soalnya pada artikel kali ini. Dimulai dari pembahasan mengenai apa itu pemuaian dulu ya.

Apa Itu Pemuaian?

Kira-kira, bagaimana ya pengertian pemuaian itu? Ketika mendengar istilah pemuaian, biasanya sih kita langsung kepikiran sama penambahan ukuran suatu benda karena panas.

Pada hakikatnya, pemuaian adalah peristiwa bertambahnya ukuran atau dimensi (panjang, luas, volume) suatu benda saat suhunya dinaikan.

Selain istilah pemuaian, apakah Sobat Zenius juga pernah mendengar istilah penyusutan? Elo tahu nggak, apa perbedaan pemuaian dan penyusutan?

Bisa dibilang, penyusutan merupakan kebalikan dari pemuaian. Penyusutan merupakan fenomena berkurangnya dimensi benda (panjang, luas, volume) akibat menurunnya temperatur.

Sebagai catatan, benda di sini bisa merujuk pada benda padat, cair, dan gas ya. Oke, kita baru saja membahas pengertian pemuaian secara singkat. Selanjutnya, kita mulai pembahasan rumus pemuaian yuk.

Baca Juga: Mengenal Mesin Kalor dan Mesin Pendingin – Materi Fisika Kelas 11

Rumus Pemuaian

Untuk rumus pemuaian, ada tiga jenis pemuaian yang akan kita bahas, yaitu pemuaian panjang, luas, dan volume.

Pemuaian Panjang

Pemuaian panjang itu biasa terjadi pada rel kereta api dan panjang kabel listrik yang terpapar panas pada siang hari. 

Rumus pemuaian panjang ini dapat dituliskan dengan model matematika dan penjelasan sebagai berikut.

rumus pemuaian panjang

Keterangan:

ΔL = Perubahan Panjang

L0 =  Panjang awal

α  = Konstanta pemuaian panjang

ΔT = Perubahan Temperatur

Dari keterangan tersebut, elo mungkin bertanya-tanya apa itu konstanta pemuaian panjang. Terkadang, konstanta pemuaian panjang (α) juga bisa disebut sebagai koefisien muai panjang.

Koefisien ini merupakan seberapa besar kenaikan ukuran benda saat suhu dinaikkan sebanyak 1℃. Biasanya, angka koefisien ini dapat berbeda-beda dalam tiap soal. 

Untuk pembahasan lebih dalam mengenai apa itu pemuaian dan konsep rumus pemuaian panjang, elo bisa banget nih nonton video di bawah ini.

Video: Pemuaian Panjang

Video tersebut membahas pengertian pemuaian, proses pemuaian dilihat dari molekul, serta cara menghitung pemuaian panjang suatu benda dengan asyik, lho.

Next, kita bahas rumus pemuaian jenis lainnya.

Pemuaian Luas

Selain panjang, luas suatu benda juga dapat mengalami pemuaian, yang digambarkan dengan model matematika dan keterangan sebagai berikut.

rumus pemuaian luas

Keterangan:

ΔA = Perubahan Luas

A0 =  Luas awal

 β = 2α = Konstanta pemuaian luas

ΔT = Perubahan Temperatur

Bila diperhatikan, rumus pemuaian luas itu mirip ya dengan rumus pemuaian panjang tadi. Perbedaannya terlihat pada koefisiennya.

Pada rumus ini, ada konstanta pemuaian luas (β) yang bisa juga disebut sebagai koefisien muai luas. Koefisien muai luas ini nilainya dua kali lipat koefisien muai panjang suatu benda.

Di Zenius, ada lho video materi yang khusus membahas soal konsep pemuaian luas dan persamaan pertambahan luas. Elo tinggal klik link di bawah ini untuk mengaksesnya. Selamat menonton!

Video: Pemuaian Luas

video materi pemuaian luas di Zenius.
Yuk, nonton video materi pemuaian luas di Zenius! (Arsip Zenius)

Gimana, Sobat Zenius? Apakah sekarang elo sudah paham akan konsepnya? Selanjutnya, kita akan membahas jenis pemuaian volume ya.

Baca Juga: Rumus Mencari Kalor, Cara Menghitung & Contoh Soal

Pemuaian Volume

Sobat Zenius, yang namanya volume itu tentu berhubungan erat dengan bidang tiga dimensi ya. 

Pemuaian volume ini dapat terjadi pada plat kendaraan, pintu rumah, maupun beton di jalan raya, lho. Berikut ini model matematika dan penjelasannya.

rumus pemuaian volume

Keterangan

ΔV = Perubahan Volume

V0 =  Volume awal

γ = 3α = Konstanta pemuaian Volume

ΔT = Perubahan Temperatur

Wah, ternyata model matematikanya mirip juga ya sama rumus pemuaian panjang dan luas tadi. Perbedaan menonjolnya cuma di bagian konstanta.

Kalau tadi pemuaian panjang pakai koefisien muai panjang (α) dan pemuaian luas menggunakan koefisien muai luas (β), pemuaian volume ini menggunakan koefisien muai volume (γ).

Koefisien muai volume ini nilainya tiga kali lipat koefisien muai panjang. Berikut ini video yang membahas konsep dan rumus pemuaian volume.

Video: Pemuaian Volume

video materi pemuaian volume di Zenius.
Yuk, nonton video materi pemuaian volume di Zenius! (Arsip Zenius)

Mantap, sampai sini kita sudah membahas tiga jenis pemuaian dan rumusnya, lho. Kita lanjut membahas contoh pemuaian dalam kehidupan sehari-hari dan contoh soal, yuk.

Contoh Pemuaian Dalam Kehidupan Sehari-hari

Dalam kehidupan sehari-hari ada berbagai contoh fenomena yang berhubungan dengan manfaat pemuaian dalam kehidupan sehari-hari.

Kira-kira, apa saja contoh pemuaian zat padat, cair, dan gas yang terjadi pada kehidupan kita ya?

Contoh Pemuaian Zat Padat

  • Panjang kabel listrik
  • Panjang rel kereta api
  • Penyambungan dua plat logam

Contoh Pemuaian Zat Cair

  • Air raksa pada termometer
  • Air yang mendidih hingga tumpah dari panci

Contoh Pemuaian Zat Gas

  • Meletusnya ban yang diisi angin terlalu penuh
  • Pemuaian gas dalam balon udara akibat api

Sobat Zenius, masih ingat nggak di bagian awal artikel tadi, gue sempat bertanya soal gelas yang bisa pecah ketika diisi air panas?

Nah, di Zenius, ada lho video yang menarik banget soal fenomena ini. Langsung saja klik link video di bawah ini untuk menontonnya.

Video: Kenapa Gelas Pecah Kalau Diisi Air Panas?

Wah, menarik banget ya. Video tadi menjelaskan bagaimana konsep dan proses aliran kalor yang mempengaruhi pemuaian pada gelas.

Oh ya, ada fakta menarik nih, Sobat Zenius. Elo tahu nggak sih apa alat untuk mengukur pemuaian zat padat?

Kenalin nih, ini Musschenbroek, alat pengukur pemuaian pada benda padat yang dikembangkan oleh ilmuwan asal Belanda, Pieter van Musschenbroek.

Alat Musschenbroek.
Alat Musschenbroek. (Dok. Kemdikbud)

Oke Sobat Zenius, sejauh ini kita sudah membahas konsep pemuaian, rumus, dan contohnya. Sekarang, sudah saatnya kita mencoba mengerjakan contoh soal.

Baca Juga: Kapasitas Kalor Gas: Rumus dan Contoh Soal – Materi Fisika Kelas 11

Contoh Soal Pemuaian

Berikut ini beberapa contoh soal pemuaian dan pembahasannya.

Contoh Soal 1

Yang bukan merupakan pemanfaatan pemuaian dalam kehidupan sehari-hari adalah….

A. Pemasangan rel kereta api.

B. Pengelingan (penyambungan dua logam).

C. Pemasangan lego dalam permainan anak.

D. Konstruksi rangka jembatan besi.

E. Pemasangan jaringan listrik.

Pembahasan:

Seperti rel kereta api, rangka jembatan besi juga dipasang dengan jarak tertentu untuk menghadapi pemuaian di siang hari.

Pengelingan atau penyambungan dua logam dengan paku keling merupakan contoh manfaat pemuaian dalam kehidupan sehari-hari yang cukup penting untuk kegiatan konstruksi dan industri.

Selain itu, pemasangan jaringan listrik maupun telepon harus agak kendur dan memperhatikan konsep pemuaian dan penyusutan, karena di siang hari kabel memuai sedangkan di malam hari kabel menyusut.

Maka jawabannya adalah C.

Contoh Soal 2

Mengapa termometer menjadi salah satu benda yang mengalami pemuaian?

A. Karena termometer mengukur suhu.

B. Karena termometer digunakan untuk memeriksa demam.

C. Karena ada skala suhu pada termometer.

D. Karena ada air raksa di dalam termometer.

E. Karena termometer berbentuk tabung.

Pembahasan:

Termometer digunakan untuk mengukur suhu dengan menggunakan konsep pemuaian. Di dalam termometer, ada air raksa yang bisa memuai sesuai dengan suhu di sekitarnya.

Jadi, jawaban yang tepat adalah D.

Contoh Soal 3

Sebatang baja bersuhu 45°C dipanaskan sampai suhu 85°C sehingga panjangnya menjadi 50,02 cm. Jika koefisien muai panjang baja 1,0 × 10−5 °C−1 , maka panjang batang baja mula-mula adalah….

A. 46

B. 48

C. 50

D. 52

E. 54

Pembahasan:

Rumus Pemuaian Panjang, Luas, Volume, dan Contoh Soalnya - Materi Fisika Kelas 11 9

Jadi, jawabannya adalah C.

Itulah beberapa contoh soal mengenai pemuaian. Untuk contoh soal lainnya, elo bisa coba mengerjakan contoh latihan soal dan tes evaluasi di aplikasi Zenius ya.

*********

Oke Sobat Zenius, itulah pembahasan singkat mengenai pemuaian panjang, luas, dan volume. Kalau elo ingin mempelajari materi Fisika lainnya dengan lebih dalam dan asyik, coba deh nonton video materi Zenius dan akses soal-soalnya.

belajar materi fisika di video pembahasan zenius

Pastikan elo log in akun Zenius elo ya supaya bisa akses video dan soalnya. Sampai di sini dulu artikel kali ini, dan sampai jumpa di artikel selanjutnya!

Bagikan Artikel Ini!