Kalkulator pemuaian termal
Masukkan nilai Anda. Jawaban dan penyelesaian lengkapnya diperbarui saat Anda mengetik.
Hasil
Nilai α adalah nilai tipikal pada suhu sekitar suhu ruang; nilai pastinya bergantung pada paduan atau mutunya.
Hitung berapa banyak suatu benda memanjang atau menyusut ketika suhunya berubah. Pilih pemuaian linear untuk panjang, seperti rel, pipa, dan lantai jembatan, atau pemuaian volume untuk volume, pilih bahan atau masukkan koefisien Anda sendiri, lalu dapatkan perubahannya, ukuran akhirnya, dan, untuk batang yang tidak dapat bergerak, tegangan termal σ = E·α·ΔT.
Penyelesaian langkah demi langkah
Koefisien muai panjang
Perubahan suhu
Perubahan panjang
Tegangan termal jika kedua ujung tidak dapat bergerak
Rumus utama
- Regangan termal
- εT = α·ΔT
- Regangan
- ε = ΔL/L
Cara menghitung pemuaian termal
- Cari perubahan suhu ΔT = T₂ − T₁. Perubahan 1 °C sama dengan perubahan 1 K.
- Cari koefisien muai panjang α bahan tersebut, misalnya sekitar 12 × 10⁻⁶/K untuk baja dan 23 × 10⁻⁶/K untuk aluminium.
- Perubahan panjang: ΔL = α·L₀·ΔT, dengan L₀ dan ΔL dalam satuan yang sama.
- Perubahan volume: ΔV = β·V₀·ΔT, dengan β ≈ 3α untuk benda padat.
- Jika kedua ujung ditahan, batang tidak dapat memuai dan sebagai gantinya timbul tegangan σ = E·α·ΔT: tekan bila dipanaskan, tarik bila didinginkan.
Tanya jawab
Mengapa β sekitar 3α?
Kubus dengan sisi L menjadi L(1 + αΔT) ke segala arah, sehingga volumenya menjadi V(1 + αΔT)³ ≈ V(1 + 3αΔT), karena αΔT sangat kecil. Hal ini berlaku untuk benda padat isotropik; zat cair dan gas memiliki koefisien muai volumenya sendiri.
Dari mana nilai α berasal?
Nilai itu adalah nilai tipikal pada suhu sekitar suhu ruang dari tabel baku, semuanya × 10⁻⁶/K: baja struktural 12, baja tahan karat 17,3, aluminium 23, tembaga 17, kuningan 19, beton 12, kaca soda-kapur 9, dan PVC 52. Nilai sebenarnya bergantung pada paduan, mutu, atau campuran dan berubah perlahan terhadap suhu, jadi pakailah nilai yang diberikan mata kuliah atau lembar data Anda.
Dalam satuan apa saya memasukkan panjang?
Masukkan L₀ dalam meter; ΔL diberikan dalam milimeter karena perubahannya biasanya kecil. Rumusnya sendiri berlaku untuk satuan apa pun selama L₀ dan ΔL memakai satuan yang sama.
Mengapa tegangan tertahan tidak bergantung pada panjang?
Tegangan bergantung pada regangan yang dicegah terjadi pada batang, yaitu αΔT, yang tidak bergantung pada panjang. Rel baja yang tertahan penuh sepanjang 1 m atau 100 m mencapai σ = E·α·ΔT = 84 MPa yang sama untuk kenaikan suhu 35 K.
Apakah lubang menjadi lebih besar atau lebih kecil saat pelat dipanaskan?
Lebih besar, dengan fraksi yang sama seperti bahan di sekelilingnya, seolah-olah lubang itu terisi bahan yang sama. Karena itulah memanaskan sebuah cincin membuatnya lebih mudah dipasang pada poros.
Berlatihlah sendiri
Latih Tegangan & regangan aksial
Kalkulator memberi jawabannya. Dalam ujian Anda perlu metodenya: latihlah dengan soal baru, petunjuk, dan pembahasan.