Bab 4

MODUL 4. KOEFISIEN MUAI PANJANG LOGAM

BAB I PENDAHULUAN

I.1 TUJUAN PERCOBAAN

Dapat menghitung koefisien muai panjang logam pada logam alumunium dan

tembaga.

I.2 PERALATAN

Pipa – pipa logam

Statif dengan penjepit logam dan mistar

Roda silinder dengan jarum penunjuk

Skala petunjuk perubahan panjang

Thermometer

Ketel uap dengan pipa karet penyambung

Kompor pembakar / bunsen

Jangka sorong dan mistar

BAB II TEORI PENDAHULUAN

II.1 TEORI DASAR

Secara eksperimen perubahan tempratur ∆T pada batang logam yang mempunyai

panjang L akan mengakibatkan perubahan panjang ∆L. Pada umumnya juka tempratur naik,

maka jarak antara atompada bahan akan naik, sehingga secara keseluruhan pada bahan itu

mengalami pemuaian.

Perubaha ukuran pada dimensi linier, seperti panjang, lebar, tebal disebut sebagai

muai linier. Untuk perubahan temperatur yang kecil, perubahan panjang, lebar atau tebal akan

sebanding dengan perubahan temperatur.

Perubahan panjang ∆L berbanding lurus dengan L dan ∆T, maka dapat ditulis :

∆L = α L ∆ (1)

Dimana α merupakan konstanta pembanding antara perubahan temperatur dengan

perubahan panjang relatif terhadap panjang awalnya.

α juga dinamakan dengan “ Koefisien muai linier “ dan persamaan (1) juga dapat

ditulis dalam bentuk :

∆ LL

=α . ∆ T (2)

Dimana α untuk setiap bahan adalah berbeda- beda.

Suatu zat isotropik, apabila dipanaskan akan mengalami perubahan panjang secara

uniform pada seluruh bagiannya. Artinya, untuk suatu ∆T yang diberikan, maka : ∆ LL

untuk

lebar, tebal dan panjang akan sam. Oleh karena itu, maka didapat turunan koefisien muai luas

maupun koefisien muai volume.

II.2 TEORI TAMBAHAN

Padaumumnya ukuran suatu benda akan berubah apabila suhunya berubah. Pada

benda-benda berbentuk batang, perubahan ukuran panjang akibat perubahan suhu adalah

sangatlah nyata, sedangkan penambahan ukuran luas penampang dapat diabaikan

karenena kecilnya.

Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan

suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor.Pemuaian terjadi

ketika zat dipanaskan (menerima kalor), partikel-partikel zat bergetar lebih cepat

sehingga saling menjauh dan benda memuai.Sebaliknya, ketika zat didinginkan (melepas

kalor) partikel-partikel zat bergetar lebih lemah sehingga saling mendekati dan benda

menyusut.

Pemuaian terjadi pada zat padat, zat cair dan gas.Pemuaian pada zat padat ada 3

jenis, yaitu pemuaian panjang (untuk satu dimensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan

pemuaian volume (untuk tiga dimensi).Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi

pemuaian volume saja. Pada teori ini akan dibahas tentang pemuaian pada zat padat.

Koefisien muai panjang suatu benda adalah perbandingan antara pertambahan

panjang terhadap panjang awal benda persatuan kenaikan suhu . Jika suatu benda padat

dipanaskan maka benda tersebut akan memuai kesegala arah,dengan kata lain ukuran

panjang bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor.alat untuk

membandingkan muai panjang dari berbagai logam adalah maschen brock.ketika tiga

batang logam yang berbeda jenis (tembaga,almunium,besi) dan sama panjang walaupun

panjang dari ketiga logam sama dengan mengalami kenaikan suhu yang sama.tetapi

pertambahan panjangnya berbeda.

Peristiwa yang mengikuti penambahan temperatur pada bahan adalah perubahan

ukuran dan keadaanya.keadaan temperatur akan mengakibatkan terjadinya penambahan

jarak rata-rata atom bahan. Hal ini mengakibatkan terjadinya pemuaian (ekspensi) pada

seluruh padatan tersebut. Perubahan pada dimensi linier disebut sebagai muai linier, jika

penambahan temperatur ΔT adalah penambahan panjang ΔT, untuk penambahan

temperatur yang kecil, maka pertambahan panjang pada tempertur (lt) akan sebanding

dengan perubahan temperatur dengan panjang muai. (Lo).

Keterangan :

L = panjang akhhir (m)

L0 = panjang awal (m)

ΔL = pertambahan panjang (m)

L = L0 + ΔL

Besarnya panjang zat padat untuk setiap kenaikan 1ºC pada zat sepanjang 1 m

disebut koefisien muai panjang (α). Hubungan antara panjang benda, suhu, dan koefisien

muai panjang dinyatakan dengan persamaan:

Keterangan:

L = Panjang akhir (m)

L0 = Panjang mula-mula (m)

ΔL = Pertambahan panjang (m)

α = Koefisien muai panjang (/ºC)

Δt = kenaikan suhu (ºC)

ΔL = L0.α.Δt

L = L0 (1 + α.Δt)

BAB III PROSEDUR PERCOBAAN

1. Rangkai alat seperti gambar berikut :

Gambar Rangkaian Alat Percobaan Koefisien Muai Panjang

2. Letakkan batang logam yang akan ditentukan koefisien muai panjangnya di atas roda

silinder dengan jari-jari r, tanpa slip. Pertambahan panjang akan menyebabkan roda-

roda berputar sehingga pertambahan panjang ini dapat dibaca pada pergeseran jarum r

pada skala S.

3. Amati dan mencatat kadar suhu ruangan.

4. Ketel uap diisi dengan air dan menyimpannya di atas kompor.

5. Periksa apakah jarum sudah bebas bergerak, tidak ada gesekan pada porosnya,

kemudian mengukur panjang jarum dan diameter roda sekunder.

6. Ambil salah satu logam dan mengukur panjangnya (=Lo), dan menjepit salah satu

ujungnya pada statif.

7. Pasang pipa karet pada ketel dan pada ujung pipa logam yang terjepit. Kemudian

memeriksa apakah ujung logam yang lain sudah benar menekan roda silinder tanpa

slip. Bila logam bertambah panjang, maka roda akan berputar. Memberi beban jika

perlu.

8. Beri sedikit simpangan pada jarum, agar mudah untuk membaca skalanya, misalnya

So.

9. Nyalakan api. Pada saat pipa memuai (jika sistemnya baik), jarum akan bergeser

secara kontinu, jika tidak, mngulangi langkah 5-8.

10. Amati dan mencatat skala yang ditunjukan oleh jarum St dan juga panjang logam Lt.

Bila jarum berhenti bergeser, artinya temperatur batang sudah sama dengan

temperatur uap air tersebut.

11. Ulangi langkah 4-9 untuk logam yang lain.

BAB IV. DATA PENGAMATAN DAN ANALISA DATA

IV.1 DATA PENGAMATAN

Diameter roda jarum skala : 0.0145 m

Panjang jarum skala : 0.224 m

Suhu ruang : 26 ºC

1. Alumunium

No

.Diameter dalam Diameter luar Panjang ( Lo )

1 0.0075 m 0.0096 m 0.58 m

2 0.0075 m 0.0096 m 0.58 m

3 0.0075 m 0.0096 m 0.58 m

No

.Temperatur ( º C ) Penambahan ( ∆L)

1 29ºC 0.001 m

2 34ºC 0.015 m

3 39ºC 0.018 m

4 44ºC 0.021 m

2. Tembaga

No.

`Diameter dalam Diameter luar Panjang ( Lo )

1 0.0075 m 0.0096 m 0.602 m

2 0.0075 m 0.0096 m 0.602 m

3 0.0075 m 0.0096 m 0.602 m

No

.Temperatur ( º C ) Penambahan ( ∆L)

1 40ºC 0.004 m

2 45ºC 0.004 m

3 50ºC 0.004 m

4 55ºC 0.004 m

IV.2 ANALISA MATEMATIS

∆L = α x Lo x ∆T

Analisa matematis untuk logam Alumunium

Dari tabel di atas,Diketahui :

1) T1 = 26 ⁰C

T2 = 29 ⁰C

Panjang awal (L0) = 0.58 m

Diameter dalam (Ddalam) = 0.0075 m

Diameter luar (Dluar) = 0,0096 m

Penambahan (∆L) = 0,001

Ditanya :

α?

Jawab :


0.001 = α x 0.58 x ( 29-26)

0.001 = α x 0.58 x 3

0.001 = α x 1.74

α=0.0011.74

=5.7471 x 10−4

2) T1 = 26 ⁰C

T2 = 34 ⁰C




Penambahan (∆L) = 0,015 m

Ditanya :

α?

Jawab :


0.015 = α x 0.58 x ( 34-26)

0.015 = α x 0.58 x 8

0.015 = α x 4.64

α=0.0154.64

=3.2328 x10−3

3) T1 = 26 ⁰C

T2 = 39 ⁰C





Ditanya :

α?

Jawab :


0.018 = α x 0.58 x ( 39 -26)

0.018 = α x 0.58 x 13

0.018 = α x 7.54

α=0.0187.54

=2.3873 x10−3

4) T1 = 26 ⁰C

T2 = 44 ⁰C





Ditanya :

α?

Jawab :


0.021 = α x 0.58 x ( 44 -26)

0.021 = α x 0.58 x 18

0.021 = α x 10.44

α=0.02110.44

=2.0115 x10−3

Analisa matematis untuk logam Tembaga

Dari tabel di atas,Diketahui :

1) T1 = 26 ⁰C

T2 = 40 ⁰C





Ditanya :

α?

Jawab :


0.004 = α x 0.602 x ( 40-26)

0.004 = α x 0.602 x 14

0.004 = α x 8.428

α=0.0048.428

=4.7461 x10−4

2) T1 = 26 ⁰C

T2 = 45 ⁰C





Ditanya :

α?

Jawab :


0.004 = α x 0.602 x ( 45-26)

0.004 = α x 0.602 x 19

0.004 = α x 11.438

α= 0.00411.438

=3.4971 x10−4

3) T1 = 26 ⁰C

T2 = 50 ⁰C





Ditanya :

α?

Jawab :


0.004 = α x 0.602 x ( 50 -26)

0.004 = α x 0.602 x 24

0.004 = α x 14.448

α= 0.00414.448

=2.7685 x10−4

4) T1 = 26 ⁰C

T2 = 55 ⁰C





Ditanya :

α?

Jawab :


0.004 = α x 0.602 x ( 55 -26)

0.004 = α x 0.602 x 29

0.004 = α x 17.458

α= 0.00417.458

=2.2912 x10−4

IV.3 ANALISA TEORITIS

Koefisien muai panjang (ά ) suatu zat didefinisikan sebagai perubahan relatif dari

panjang zat itu perderajat perubahan suhu. Pada umumnya benda bila dipanaskan akan

memuai, kecuali terhadap beberapa benda tertentu malah menunjukkan gejala yang

sebaliknya. Yaitu menyusut dan tidak memuai pada daerah selang waktu tertentu. Misalnya

pada air, dalam keadaan wujud padat ( es ), bila dipanaskan ternyata volumenya menyusut.

Bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Logam dapat

memuai karena adanya perubahan suhu yang tinggi Dari percobaan yang telah dilakukan

diketahui bahwa antara logam almunium dan tembaga yang mempunyai pertambahan

panjang yang lebih besar adalah almunium, itu dikarnakan almunium memiliki titik lebur

yang rendah dibanding dengan logam tembaga.

Pertambahan panjang suatu zat secara fisis yaitu :

1. Berbanding lurus dengan panjang mula-mula

2. Berbanding lurus dengan perubahan suhu

3. Bergantung dari jenis zat

Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh beberpa faktor yaitu panjang awal

benda, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang suatu

benda sendiri di pengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan.

BAB V KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan yang telah dilakukan diperoleh :

Aluminium

Diameter dalam : 0,0075 m

Diameter luar : 0,0096 m

Panjang awal ( Lo) : 0,58 m

No. Temperatur ( º C ) Penambahan ( ∆L)α (koefisien muai)

(/º C)

1 29ºC 0.001 m 5,7471x10-4

2 34ºC 0.015 m 3,2328x10-3

3 39ºC 0.018 m 2,3873x10-3

4 44ºC 0.021 m 2,0015 x10-3

Tembaga

Diameter dalam : 0,0075 m

Diameter luar : 0,0096 m

Panjang awal ( Lo) : 0,602 m

No. Temperatur ( º C ) Penambahan ( ∆L)α (koefisien muai)

(/º C)

1 40ºC 0.004 m 4,7461x10-4

2 45ºC 0.004 m 3,4971x10-4

3 50ºC 0.004 m 2,7685x10-4

4 55ºC 0.004 m 2,2912x10-4

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2008. Pemuaian. http://alljabbar.wordpress.com

Anonim. 2010. Pemuaian Zat. http://modulfisika.blogspot.com

Anonim. 2011. Laporan Menentukan Koefisien Muai Panjang dari Suatu Logam.

http://gentingbocor.wordpress.com

Halliday, Resnick, Silaban dan Sucipto, Fisika, Erlangga

Sears, Zemansky, University Phystes

Sutrisno, Gie; Seri Fisika Dasar, Penerbit ITB

Petunjuk Praktikum Fisika Dasar I, 2011. Penerbit Laboratorium Fisika Dasar.

http://gentingbocor.wordpress.com/

http://modulfisika.blogspot.com/

http://alljabbar.wordpress.com/

Bab 4

Documents

Transcript of Bab 4