BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Banyak
fenomena-fenomena alam yang kurang kita perhatikan akan tetapi
fenomena-fenomena tersebut mempunyai hubungan dengan adanya tegangan
permukaan. Sering terlihat peristiwa-peristiwa alam yang tidak
diperhatikan dengan teliti misalnya tetes-tetes zat cair pada pipa keran
yang bukan suatu aliran, laba-laba air yang berada di atas permukaan
air, mainan gelembung-gelembung sabun, pisau silet yang diletakkan
perlahan-lahan di atas permukaan zat cair yang terapung, dan naiknya air
pada pipa kapiler. Hal tersebut dapat terjadi karena adanya gaya-gaya
yang bekerja pada permukaan zat cair atau pada batas antara zat cair
dengan bahan lain.
Tegangan
permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair
(fluida) yang berada pada keadaan diam (statis). Contoh yang menarik,
tetes air cenderung berbentuk seperti balon (yang merupakan gambaran
luas minimum sebuah volume) dengan zat cair berada di tengahnya.
1.2 Rumusan Masalah
1.2.1 Apakah pengertian tegangan permukaan?
1.2.2 Apakah faktor yang mempengaruhi tegangan permukaan?
1.2.3 Bagaimana persamaan tegangan permukaan?
1.2.4 Bagaimana aplikasi tegangan permukaan pada kehidupan sehari-hari?
1.3 Tujuan Penulisan Makalah
1.3.1 Untuk mengetahui pengertian tegangan permukaan.
1.3.2 Untuk mengetahui faktor yang memengaruhi tegangan permukaan.
1.3.3 Untuk mengetahui persamaan tegangan permukaan.
1.3.4 Untuk mengetahui penerapan tegangan permukaan pada kehidupan sehari-hari.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian
“Tegangan
permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair untuk
menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi oleh suatu lapisan
elastis” (Kanginan, 2009). Selain itu, tegangan permukaan juga diartikan
sebagai suatu kemampuan atau kecenderungan zat cair untuk selalu menuju
ke keadaan yang luas permukaannya lebih kecil yaitu permukaan datar
atau bulat seperti bola atau ringkasnya didefinisikan sebagai usaha
untuk membentuk luas permukaan baru (Wavega, 2008). Dengan sifat
tersebut zat cair mampu untuk menahan benda-benda kecil di permukaannya.
Seperti silet, berat silet menyebabkan permukaan zat cair sedikit
melengkung ke bawah tempat silet itu berada. Lengkungan itu memperluas
permukaan zar cair namun zat cair dengan tegangan permukaannya berusaha
mempertahankan luas permukaannya sekecil mungkin.
2.2 Faktor yang Memengaruhi
Tegangan
permukaan terjadi karena permukaan zar cair cenderung untuk menegang,
sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi
oleh adanya gaya kohesi antara molekul air. Pada zat cair yang adesiv
berlaku bahwa besar gaya kohesinya lebih kecil daripada gaya adesinya
dan pada zat yang non-adesiv berlaku sebaliknya. Salah satu model
peralatan tang sering digunakan untuk mengukur tegangan permukaan zar
cair adalah pipa kapiler. Salah satu besaran yang berlaku pada sebuah
pipa kapiler adalah sudut kontak, yaitu sudut yang dibentuk oleh
permukaan zat cair yang dekat dengan dinding. Sudut kontak ini timbul
akibat gaya tarik-menarik antara zat yang sama (gaya kohesi) dan gaya
tarik-menarik antara molekul zar yang berbeda (adesi).
Molekul
cairan biasanya saling tarik-menarik. Di bagian dalam cairan, setiap
molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya,
tetapi di permukaan cairan hanya ada molekul-molekul caoran di samping
dan di bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena
molekul cairan tarik-menarik satu dengan yang lainnya, maka terdapat
gaya total yang besarnya nol pada molekul yang berada di bagian dalam
cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang terletak di permukaan ditarik
oleh molekul cairan yang berada di samping dan bawahnya. Akibatnya, pada
permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke bawah. Karena
adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang terletak di
permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya dengan menyusut sekuat
mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan
seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis.
2.3 Persamaan Tegangan Permukaan
San (2009) memberi contoh pada seutas kawat dibengkokkan hingga berbentuk U, dan seutas kawat kedua dapat meluncur pada kaki-kaki kawat U.
Ketika alat ini dicelupkan dalam larutan sabun dan dikeluarkan, akan
berbentuk lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. Karena kawat
lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu besar, maka lapisan air
sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada kawat lurus,
sehingga kawat lurus dapat bergerak ke atas. Untuk menahan kawat ini
agar tidak meluncur ke atas (kawat berada pada keadaan setimbang), kita
perlu mengerjakan gaya T ke bawah. Total gaya ke bawah yang menahan kawat kedua adalah F = T + w.
Permukaan
fluida yang berada dalam keadaan tegang meliputi permukaan luar dan
dalam (selaput cairan sangat tipis tapi masih jauh lebih besar dari
ukuran satu molekul pembentuknya). Sehingga untuk cincin dengan keliling
L yang diangkat perlahan dari permukaan fluida, besarnya gaya F
yang dibutuhkan untuk mengimbangi gaya-gaya permukaan fluida dapat
ditentukan dari pertambahan panjang pegas halus penggantung cincin.
Misalkan panjang kawat kedua adalah l. Larutan sabun menyentuh kawat kedua memiliki dua permukaan, sehingga gaya tegangan permukaan bekerja 2l
panjang permukaan. Kanginan (2006) menyimpulkan bahwa tegangan
permukaan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan
permukaan (F) dan panjang (d) tempat gaya itu bekerja.
Secara matematis, kita tulis:
Rumus Tegangan Permukaan:
Keterangan:
= Tegangan permukaan
F= Gaya tegangan permukaan
Karena
tegangan permukaan merupakan perbandingan antara gaya tegangan
permukaan dan satuan panjang, maka satuan tegangan permukaan adalah
newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm).
2.4 Penerapan Konsep Tegangan Permukaan dalam Kehidupan Sehari-hari
“Tegangan
permukaan air berhubungan dengan kemampuan air untuk membasahi benda.
Makin kecil tegangan permukaan air, makin baik kemampuan air untuk
membasahi benda, dan ini berarti kotoran-kotoran pada benda lebih mudah
larut dalam air” (Kanginan, 2006).
2.4.1 Mencuci dengan air panas lebih mudah dan menghasilkan cucian yang lebih bersih.
Tegangan
permukaan dipengaruhi oleh suhu. Makin tinggi suhu air, makin kecil
tegangan permukaan air dan ini berarti makin baik kemampuan air untuk
membasahi benda. Karena itu, mencuci dengan air panas menyebabkan
kotoran pada pakaian lebih mudah larut dan cucian menjadi lebih bersih.
Detergen sintetis modern juga didesain untuk meningkatkan kemampuan air
membasahi kotoran yang melekat pada pakaian, yaitu dengan menurunkan
tegangan permukaan air. Banyak kotoran yang tidak larut dalam air segar,
tetapi larut dalam air yang diberi detergen.
2.4.2 Gelembung sabun atau air berbentuk bulat
Gelembung
sabun atau tetes air berbentuk bulat karena dipengaruhi oleh adanya
tegangan permukaan. Gelembung sabun memiliki dua selaput tipis pada
permukaannya dan diantara kedua selaput tipis tersebut terdapat lapisan
air tipis. Adanya tegangan permukaan menyebabkan selaput berkontraksi
dan cenderung memperkecil luas permukaannya. Ketika selaput air sabun
berkontraksi dan berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul
perbedaan tekanan udara di bagian luar selaput (tekanan atmosfir) dan
tekanan udara di bagian dalam selaput. Tekanan udara yang berada di luar
selaput (tekanan atmosfir) turut mendorong selaput air sabun ketika ia
melakukan kontraksi, karena tekanan udara di bagian dalam selaput lebih
kecil. Setelah selaput berkontraksi, maka udara di dalamnya (udara yang
terperangkap di antara dua selaput) ikut tertekan, sehingga menaikkan
tekanan udara di dalam selaput sampai tidak terjadi kontraksi lagi.
Dengan kata lain, ketika tidak terjadi kontransi lagi, besarnya tekanan
udara di antara dua selaput sama dengan jumlah tekanan atmosfir dengan
gaya tegangan permukaan yang mengerutkan selaput.
Pada
tetes air hanya memiliki satu selaput tipis, yakni pada bagian luar
tetes air. Bagian dalamnya penuh dengan air. Akibat adanya gaya kohesi,
maka timbul tegangan permukaan. Bagian tetes air ditarik ke dalam,
akibatnya air berkontraksi dan cenderung memperkecil luas permukaannya.
Tekanan atmosfir yang berada di luar turut membantu menekan tetes air.
Kontraksi akan terhenti ketika tekanan pada bagian dalam air sama dengan
jumlah tekanan atmosfir dengan gaya tegangan permukaan yang mengerutkan
selaput air.
2.4.3 Klip tidak tenggelam dalam air
Ketika
klip diletakkan secara hati-hati ke atas permukaan air, molekul-molekul
air yang terletak di permukaan agak ditekan oleh gaya berat klip
tersebut, sehingga molekul-molekul air yang terletak di bawah memberikan
gaya pemulih ke atas untuk menopang klip tersebut. Biasanya klip
terbuat dari logam, sehingga kerapatannya lebih besar dari kerapatan
air. Karena massa jenis klip lebih besar dari massa jenis air, maka
seharusnya klip tenggelam. Tapi kenyataannya klip terapung. Fenomena ini
merupakan salah satu contoh dari adanya tegangan permukaan. Dalam
kenyataannya, bukan hanya klip (penjepit kertas), tetapi juga bisa benda
lain seperti jarum. Apabila kita meletakkan jarum secara hati-hati di
atas permukaan air, maka jarum akan terapung. Adanya tegangan permukaan
cairan juga menjadi alasan mengapa serangga bisa mengapung di atas air.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
3.1.1
Tegangan permukaan zat cair merupakan kecenderungan permukaan zat cair
untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupioleh suatu lapisan
elastis.
3.1.2 Tegangan permukaan dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air.
3.1.3 Tegangan permukaan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan (F) dan panjang (d) tempat gaya itu bekerja.
Secara matematis, kita tulis:
Rumus Tegangan Permukaan:
Keterangan:
= Tegangan permukaan
F= Gaya tegangan permukaan
3.1.4
Aplikasi konsep tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari antara
lain, mencuci dengan air panas lebih mudah dan menghasilkan cucian yang
lebih bersih, gelembung sabun atau air berbentuk bulat, dan klip tidak
tenggelam dalam air.
3.2 Saran
Dari
bahasan yang telah dijelaskan sebaiknya para siswa lebih memperhatikan
fenomena-fenomena alam di sekitar yang berhubungan dengan hal-hal yang
bersifat ilmiah. Selain itu, agar lebih memahami faktor-faktor yang
dapat menyebabkan tegangan permukaan, persamaannya, dan konsepnya dalam
kehidupan sehari-hari.
DAFTAR RUJUKAN
Kanginan, M. 2006. Fisika untuk SMA Kelas XI Semester 2. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Wavega. 2009. Tegangan Permukaan, (Online), (http://wavega.wordpress.com/ 2009/08/07/tegangan-permukaan/, diakses 8 November 2009)
San. 2009. Tegangan Permukaan, (Online). (http://www.gurumuda.com/tegangan-permukaan/, diakses 8 November 2009)
0 komentar:
Post a Comment