SOAL DAN PEMBAHASAN TEGANGAN PERMUKAAN

Posted by on 02 April 2015 - 10:11 PM

Tegangan permukaan zat cair adalah suatu kecenderungan permukaan zat cair untuk meregang sehingga seperti ditutupi oleh suatu lapisan elastis.

Related topics :
Tekanan Hidrostatis
Hukum Archimedes
Hukum Pascal
Gejala Kapilaritas 
Pembahasan Fluida Statis.

Permukaan zat cair berperilaku sebagai selaput yang tegang karena adanya gaya tarik menarik antar molekul air (kohesi). Gaya molekul dalam selaput tersebut cenderung memperkecil luas permukaannya sehingga tetesan air selalu berbentuk menyerupai bola.

Adanya tegangan permukaan menyebabkan beberapa benda dapat mengambang di atas air. Serangga tertentu dapat berjalan di atas permukaan air juga disebabkan oleh adanya tegangan permukaan yang menahan mereka.

Tegangan permukaan dapat didefenisikan sebagai gaya pada permukaan zat cair tiap satuan panjang. Secara matematis, besar tegangan permukaan untuk benda yang memiliki satu permukaan dapat ditulis dalam persamaan berikut :

γ = F
L

Dengan :
γ = tegangan permukaan (N/m)
F = gaya permukaan (N)
L = panjang permukaan benda (m)

tegangan permukaan
Gambar 1. Lapisan Sabun Pada Kawat U
Jika sebuah kawat dibengkokkan membentuk huruf U, dan sebuah kawat kecil yang panjangnya L dipasangkan pada kawat tersebut seperti pada gambar di atas, maka ketika kawat ini dicelupkan ke dalam air sabun dan kemudian diangkat secara vertikal, akan terbentuk suatu lapisan sabun. Karena lapisan sabun ini memiliki dua permukaan (L = 2l), maka tegangan yang dialami oleh kawat adalah :

γ = F
2l

Dengan :
γ = tegangan permukaan (N/m)
F = gaya permukaan (N)
l = panjang kawat (m)


Contoh Soal :
  1. Pada peristiwa tegangan permukaan diketahui gaya tegang 4 N. Jika panjang permukaannya 20 cm, maka tentukanlah besar tegangan permukaannya.

    Pembahasan :
    Dik : F = 4 N, L = 20 cm = 0,2 m.
    γ = F
    L
    γ =  4
    0,2
      γ = 20 N/m.


  2. Sebatang kawat dibengkokkan membentuk huruf U dan kawat kecil bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut seperti gambar 1 di atas. Kawat dicelupkan ke dalam lapisan sabun sehingga terbentang suatu lapisan sabun. Akibat tegangan permukaan lapisan sabun, kawat mengalami gaya tarik ke atas. Agar tetap setimbang, maka pada kawat kecil tersebut digantung beban bermassa 0,1 gram. Jika panjang kawat kecil adalah 10 cm, maka tentukanlah besar tegangan permukaan lapisan sabun tersebut.

    Pembahasan :
    ⇒ Wk = 0,2 x 10-3 (10) = 2 x 10-3 N
    Wb = 0,1 x 10-3 (10) = 1 x 10-3 N
    l = 10 cm = 10-1 m.

    Karena Setimbang, maka besar gaya permukaan harus sama dengan berat kawat dan berat beban.
    ∑ F = 0
    F − Wk − Wb = 0
    F = Wk + Wb

    Dengan begitu, maka tegangan permukaannya adalah :
    γ = F
    2l
    γ = Wk + Wb
          2l
    γ = 2 x 10-3 + 10-3
          2 x 10-1 
    γ = 3 x 10-3
    2 x 10-1 
      γ = 1,5 x 10-2 N/m.


  3. Suatu tabung berdiameter 0,4 cm jika dimasukkan ke dalam air secara vertikal sudut kontaknya 60o. Jika kenaikan air pada tabung adalah 2,5 cm, maka tentukanlah tegangan permukaan air.

    Pembahasan :
    Soal ini dihubungkan dengan kapilaritas. Berdasarkan rumus kapilaritas :
    h = 2 γ cos θ
       ρ g r 
    2,5 x 10-2 =         2 γ cos 60o
    (103) (10) (2 x 10-3)
    2,5 x 10-2 = 2 γ (½)
      20
      γ = 50 x 10-2 N/m
      γ = 0,5 N/m.




Edutafsi.com adalah blog bahan belajar sekolah yang ditujukan untuk membantu murid belajar. Dukung edutafsi untuk terus berkembang dengan like laman facebook edutafsi, follow IG Tafsi Junior, dan subscribe youtube Tafsi Video. Terimakasih telah berkunjung ke blog ini. Semoga bermanfaat.

Advertisements

0 comments :

Post a Comment