Fisika Kelas 7: Pemuaian Bagian 1
Belajar Fisika Yuk-Materi pelajaran mengenai pemuaian dibelajarkan di kelas 7 baik untuk sekolah dengan kurikulum KTSP maupun dengan kurikulum 2013. Ketika mendengar kata pemuaian apa yang ada dalam pikiran teman-teman? Apakah kawat listrik yang bertambah panjang ketika panas? Ataukah kaca yang longgar pada tempatnya ketika musim penghujan? Ya, memang itulah beberapa contoh dari penerapan konsep pemuaian pada kehidupan sehari-hari. Pada kesempatan ini, kita akan belajar mengenai pemuaian, baik secara konseptual dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Rumusnya terlihat banyak, tetapi kalau teman-teman cermat maka hanya akan ada 2 rumus saja, karena polanya terlihat sama. Yuk kita mulai pembahasannya.
Definisi Pemuaian
Pemuaian adalah peristiwa bertambahnya panjang/luas/ruang suatu benda akibat suhu yang meningkat. Nah, kalo suhunya menurun namanya penyusutan. Memang seperti itulah keadaan di alam ini, secara umum, jika benda diberikan panas (dipanasi) maka suhunya akan meningkat dan akan mengalami perubahan panjang/luas/volum. Benda yang mengalami perubahan volum maka tentunya benda tersebut mengalami muai luas juga. Benda yang mengalami muai luas tentunya mengalami muai panjang juga. Ibarat balok rumusan untuk volumnya adalah panjang x lebar x tinggi, ada panjangnya di dalam rumusannya. Sedangkan untuk rumusan luas dari balok adalah panjang x lebar ada nilai panjangnya juga di dalam rumusan tersebut. Nah, kalo rumusannya lebar x tinggi, kan tidak ada panjangnya? Yang dimaksud dengan muai panjang sebenarnya adalah muai dalam satu dimensi, sedangkan luas adalah 2 dimensi dan volum adalah pemuaian dalam 3 dimensi. Bagaimana? Sudah menjawab pertanyaan teman-teman belum?
Pemuaian Panjang
Pada konsep pemuaian panjang, benda dianggap memiliki bentuk seperti sepenggal garis lurus saja, seperti kawat atau benang. Benda dianggap hanya memiliki satu dimensi saja, seperti panjang saja (sumbu x) , lebar saja (sumbu y) atau tinggi saja (sumbu z). Oleh karenanya, benda tersebut hanya memuai pada satu dimensi saja yaitu dimensi panjang. Pertambahan panjang benda dirumuskan menjadi:
∆L = Lo x α x ∆T
dengan
∆L adalah perubahan panjang benda dalam satuan meter (m)
Lo adalah panjang benda mula-mula dalam satuan meter (m) juga,
α adalah koefisien muai panjang dalam satuan per derajat celcius (/C) dan
∆T adalah perubahan (suhu akhir dikurangi suhu awal) suhu dalam satuan derajat celcius (C)
Catatan:
- Jika ∆T bernilai positif maka dapat dikatakan suhu meningkat, sebaliknya jika ∆T bernilai negatif maka dapat dikatakan suhu menurun.
- Koefisien muai panjang adalah pertambahan panjang suatu benda tiap kenaikan suhu 1 derajat celcius dan yang unik adalah tiap jenis benda memiliki karakteristik yang unik dalam koefisien muai panjang sehingga dapat berbeda antara benda yang satu dengan yang lain.
Berikut ini adalah tabel koefisien muai benda, untuk muai luasnya dihitung sendiri ya.
Kemudian untuk menentukan panjang akhir benda berdimensi satu adalah:
Lt = Lo + ∆L
dengan
Lt adalah panjang akhir dari benda satu dimensi dalam satuan meter (m)
Jika disatukan dengan cara mensubstitusikan nilai ∆L pada ke rumus kedua maka rumusnya akan menjadi:
Lt = Lo + ∆L
Lt = Lo + Lo α ∆T
Lt = Lo ( 1 + α ∆T)
Pemuaian Luas
Pada benda yang memiliki 2 dimensi, jika dipanasi maka benda tersebut akan meluas (bertambah luas). Untuk benda seperti balok, Dua dimensi yang dimaksud bisa kombinasi antara dimensi panjang dan lebar, panjang dan tinggi, lebar dan tinggi, serta seterusnya. Benda yang mengalami pemuaian luas, benda dianggap memiliki bentuk seperti lempengan dengan tinggi yang diabaikan atau 1 dimensi diabaikan karena nilainya yang kecil. Jika pada pemuaian panjang menggunakan koefisien muai panjang maka pada pemuaian luas, perhitungannya menggunakan koefisien muai luas. Koefisien muai luas adalah karakteristik yang dimiliki oleh suatu benda dalam pertambahan luasnya tiap derajat celcius. Koefisien muai luas benda bernilai dua kalinya koefisien muai panjang benda (2α). Untuk menghitung nilai perubahan luas benda rumus yang digunakan adalah:
∆A = Ao x β x ∆T
dengan
∆A adalah perubahan luas benda dalam satuan meter persegi (m^2)
Ao adalah luas benda mula-mula dalam satuan meter persegi (m^2) juga,
β adalah koefisien muai luas dalam satuan per derajat celcius (/C) dan
Selanjutnya untuk menentukan luas akhir dari benda 2 dimensi adalah:
At = Ao + ∆A
dengan
At adalah luas akhir dari benda satu dimensi dalam satuan meter persegi (m^2)
Jika disatukan dengan cara mensubstitusikan nilai ∆A pada ke rumus kedua maka rumusnya akan menjadi:
At = Ao + ∆A
At = Ao + Ao β ∆T
At = Ao ( 1 + β ∆T)
Pemuaian Volum
Benda dengan dimensi 3 jika dipanasi akan mengalami pertambahan volum. Secara umum, pemuaian panjang dan pemuaian luas adalah untuk benda padat, sedangkan untuk pemuaian volum, jenis benda dapat berupa padat, cair ataupun gas. Perhitungan pemuaian volum menggunakan koefisien muai volum. Pada benda padat, koefisien muai volum bernilai 3 kali lipatnya koefisien muai panjang (3α) ataupun 2/3 nya koefisien mual luas (2β/3). Nilai koefisien muai volum untuk benda cair dapat dilihat pada tabel, kalaupun dalam tabel belum ada, maka dapat dicari di literatur yang lain. Rumusan berikut digunakan untuk menentukan nilai dari perubahan volume untuk benda padat dan cair, untuk benda berjenis gas memiliki karakteristik khusus sehingga perhitungannya tidak bisa disamakan. Oleh karenanya, pembahasan untuk benda gas akan dibahas pada artikel yang selanjutnya.
∆V = Vo x γ x ∆T
dengan
∆V adalah perubahan volume benda dalam satuan meter kubik (m^3)
Vo adalah volume benda mula-mula dalam satuan meter kubik (m^3)
γ adalah koefisien muai volum dalam satuan per derajat celcius (/C) dan
Kemudian untuk menentukan volume akhir benda yang memiliki 3 dimensi adalah:
Vt = Vo + ∆V
dengan
Vt adalah volume akhir dari benda berdimensi 3 dalam satuan meter kubik (m^3)
Rumusan untuk menentukan volume akhir benda padat dan cair dapat disingkat menjadi satu rumus saja. Penyatuannya dilakukan dengan cara mensubstitusikan nilai ∆V pada ke rumus yang kedua maka rumusnya akan menjadi:
Vt = Vo + ∆V
Vt = Vo + Vo γ ∆T
Vt = Vo ( 1 + γ ∆T)
Penerapan
Beberapa konsep pemuaian digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan yang dimaksud adalah saat pemasangan kabel listrik, penggunaan bimetal (dua logam yang disatukan sehingga dapat digunakan sebagai saklar), pemasangan kaca, pemasangan rel kereta, dan seterusnya. Penggunaan konsep pemuaian ini akan sejalan dengan perkembangan iptek yang berkembang di lingkungan teman-teman. Bisa jadi yang disebutkan di atas kurang sesuai karena teknologi yang digunakan juga berbeda. Intinya, selama ada panas yang mengenai benda maka konsep pemuaian akan berlaku, terutama untuk benda benda padat dan cair. Untuk benda gas ada beberapa kondisi yang berbeda dengan benda cair dan gas.
0 Response to "Fisika Kelas 7: Pemuaian Bagian 1"
Post a Comment