Soal Fisika

Ihsan Hendrawan December 28, 2018

SOAL DAN PEMBAHASAN

Contoh Soal:

1.          Suatu batang logam yang terbuat dari aluminium panjangnya 2 m  pada suhu 30 °C. Bila koefisien muai panjang aluminium 25 x 10–6 /°C.Berapakah pertambahan panjang batang aluminium tersebut bila suhunya dinaikkan menjadi 50 °C.

Jawab : 

Δl = lo . α . Δt

  = 2 . ( 25 x 10 -6 ) . (50 – 30 )

  = 10 -3 m

Δl = 0,1 cm

2.         Jika besi sepanjang 20 m dengan koefisien muai panjang 1,2. 10-5 /K dipanaskan  dari suhu 00C hingga 1000C, maka tentukan pertambahan panjangnya !

Jawab :

∆l  = lo .a. ∆t          

∆l = 20 . 1,2.10-5. (100– 0)

∆l =2,4.10-3 m

Contoh:

3.         Sebuah balok kuningan mempunyai panjang 5 m, tinggi 2 m, dan lebar 1 m pada suhu 20 °C. Jika kalor jenis kuningan 1,8 . 10-5 /K, tentukan volume kuningan pada suhu 120 °C !

Jawab :

Vt =Vo (1+ g.∆t)

Vt =(5 x 2 x 1) (1+3.x1,8.10-5.(120 – 20 )

Vt =10,054 m3

4.         Suatu gas mula-mula volumenya V, berapa besarkah suhu harus dinaikkan supaya volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula, dengan tekanan tetap.

Penyelesaian:

Diketahui :

Vo = V dan Vt = 2V

            Ditanya : Dt ....?

Jawab :

                      Vt = Vo ( 1 + 1/ 273 Δt )

                      2V = V ( 1+ 1/ 273 Δt )

                      2   = ( 1 + 1/ 273 Δt )

                      1 = 1/ 273 Δt

                      Δt= 273 °C

Jadi suhu gas tersebut harus dinaikkan sebesar 273 °C

1.          Ubahlah satuan berikut ini :

a.         5 J = …….kal

b.         2 kal = …….J

Jawab :

a.         5 joule = 5 : 4,184 kal = 20,92 kal

b.         2 kal  = 2 x 4,184 J = 8,368 J

2.         Jika 0,5 kg es bersuhu -10 0C dicampur dengan sejumlah air bersuhu 40 0C, sehingga  suhu campurannya adalah 20 0C, maka tentukan massa dari air yang dicampurkan !

(ces  =  2100 J/kg.0C, c air  =  4200 J/kg.K, Les = 3,35.105 J/kg)

Jawab :

Dalam proses ini es akan mengalami tiga tahap wujud , yaitu padat (es),

melebur dan wujud cair. Sedang air bersuhu 400C hanya mengalami satu tahapan, yaitu perubahan suhu.

Q serap (es) = Q lepas (air)

                                                                                                                       Q1 + Q2 +Q3 = Q4

                                                                                  m1.ces.∆t1 + m1.L + m1.cair.∆t2 = m2.cair.∆t3

0,5x2.100x(0-(-10)) + 0,5x3,35.105 + 0,5x4.200x(40-20)= m2x4.200(40-20)

     10.500 + 1,675.105 + 42.000  =  84.000 x m2

           m2  = 2,61kg

Contoh soal:

1.      Besi panjangnya 2 meter disambung dengan kuningan yang panjangnya 1 meter, keduanya mempunyai luas penampang yang sama. Apabila suhu pada ujung besi adalah 500ºC dan suhu pada ujung kuningan 350ºC. Bila koefisien konduksi termal kuningan tiga kali koefisien termal besi,hitunglah suhu pada titik sambungan antara besi dan kuningan!

Jawab:

Misalkan suhu pada titik sambungan = T. maka

[k .A.∆T/L)] besi = [k . A ∆T/L)] kuningan

k . A (500 - T) / 2 = 3 k A (T - 350)/ l

T= 2600/7= 371,4ºC

2.    Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27 ºC. Jika suhu sekelilingnya 77ºC, hitunglah:

a.    kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas.

b.    energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab:

Benda hitam, maka  e = 1

  T1 = 300 K

              T2 = 350 K

               s = 5,672.10-8 watt/m2K4

a.    R = e s ( T24 - T14)
    = 1. 5,672.10-8 (3504 - 3004)
    = 391,72 watt/m2

b.    R = Q/A.t

    Q = R. A. t
           Q = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule