tugas fisika kelompok 2

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke
bawah yang menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang.

Pengertian Kapilaritas

Kapilaritas adalah fenomena naik atau turunnya
permukaan zat cair dalam suatu pipa
kapiler.Kapilaritas terjadi akibat adanya gaya adhesi
atau kohesi antara zat cair dengan dinding pembuluh
atau dinding pori-pori. Gaya tersebut menyebabkan
suatu permukaan zat cair menjadi tidak rata atau
tidak sama.

. Seperti sebuah barometer dengan pipa kapiler yang sebagian diisi
dengan air raksa, dan sebagian lagi ruang hampa udara (vakum).
Perhatikan bahwa ketinggian air raksa di pusat tabung lebih
tinggi dari pada tepi, membuat permukaan atas dari raksa
berbentuk kubah. Pusat massa dari seluruh kolom air raksa akan
sedikit lebih rendah jika permukaan atas raksa yang datar
selama crossection seluruh tabung.

Namun dengan berbentuk kubah memberikan luas permukaan
sedikit kurang untuk seluruh massa raksa. Hal ini berguna untuk
meminimalkan energi potensial total. Bentuk permukaan kubah
diatas dikenal sebagai meniskus cembung. Jika sudut kontak
antara cairan dengan tabung kapiler lebih dari 90 derajat maka
bentuk permukaan cairan tertekan ke bawah yang disebut
meniskus cekung

Konsep Kapilaritas

Kapilaritas disebabkan oleh interaksi molekul – molekul di dalam
zat cair. Dalam zat cair, molekul – molekulnya dapat
mengalami gaya adhesi dan gaya kohesi.Gaya kohesi
merupakan tarik – menarik antara molekul – molekul sejenis
di dalam suatu zat cair. Sedangkan, gaya adhesi merupakan
tarik – menarik antara molekul – molekul lain yang gak
sejenis, yaitu bahan wadah dimana zat cari berada.Apabila
gaya adhesi lebih besar dari kohesi, seperti pada minyak
dengan permukaan gelas maka minyak akan berinteraksi kuat
dengan permukaan gelas. Sehingga, minyak membasahi kaca
dan permukaan atas cairan akan melengkung
(cekung).Keadaan ini dapat menyebabkan cairan naik ke atas
oleh tegangan permukaan yang arahnya keatas sampai batas
keseimbangan gaya keatas dengan gaya berat cairan tercapai.
Sehingga, minyak dapat naik ke atas dalam suatu pipa kecil
yang biasa disebut pipa kapiler

Besar Kenaikan dan Penurunan Zat Cair pada

Pipa Kapiler

Ketika terjadi meniskus pada suatu interaksi dua benda, maka
interaksi tersebut akan menghasilkan lengkungan yang akan
menyebabkan perbedaan ketinggian dari pipa kapiler.
Perbedaan ketinggian tersebut bergantung pada adhesi dan
kohesinya.

Besarnya kenaikan / penurunan ketinggian zat cair di dalam pipa
kapiler dapat ditentukan dengan rumus

Di mana,
• h = Kenaikan / penurunan permukaan zat cair dalam pipa (m)
• Tegangan permukaan zat cair (N/m)
• sudut kontak
• massa jenis zat cair (kg/m3)
• g = percepatan gravitasi (m/s2)
• r = jari – jari pipa kapiler (m)

Fenomena Tegangan Permukaan

Fenomena tegangan permukaan banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-
hari, antara lain air yang menetes berbentuk bola, air di daun talas,
serangga yang bisa berdiri di permukaan air, dan jarum atau silet yang tidak
tenggelam di permukaan air, Banyak fenomena alam di kehidupan sehari-
hari kita yang terjadi karena didukung adanya fenomena tegangan
permukaan, antara lain:

• Serangga (seperti capung, belalang atau lady bug) yang hinggap di atas air
namun tidak tenggelam.

• Air yang terjatuh di atau daun talas.
• Air yang terjatuh di atas jaket parasut (tahan air).
• Mencuci baju lebih mudah ketika menggunakan sabun atau detergen.

Secara fisis, ilustrasi benda dalam mengeluarkan tegangan
permukaan adalah sebagai berikut

Besarnya tegangan permukaan bergantung pada seberapa besar
gaya F yang bisa ditahan.Dari konsep ini, maka rumus
tegangan permukaan zat cair diperoleh sebagai berikut:

Besarnya tegangan permukaan bergantung pada
seberapa besar gaya F yang bisa ditahan.Dari konsep
ini, maka rumus tegangan permukaan zat cair
diperoleh sebagai berikut:

• Di mana,
• Tegangan permukaan (N/m)
• F = Besarnya gaya (N)
• d = Panjang benda (m)

Tegangan permukaan yaitu didefinisikan sebagai
perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang
permukan tempat gaya tersebut bekerja. Rumus
fisikanya,

yaitu:γ = F/d atau γ = F/2l

Keterangan:F = Gaya

(N)γ = Tegangan Permukaan

(Nm)d = Panjang Permukaan (m)

Contoh soal Tegangan Permukaan

Sebuah pipa kapiler dengan jari-jari (1 mm) dimasukkan kedalam air
secara vertikal. Air memiliki massa jenis (1 g/cm²) dan tegangan
permukaan (1 N/m). Jika, sudut kontaknya (60 derajat) dan
percepatan gravitasinya (10 m/s²). Maka hitunglah besar kenaikkan
permukaan air pada dinding pipa kapiler tersebut.

Penyelesaian :Diketahui:R = 1mm = 1 x 10⁻³ mρ = 1 g/cm² = 100
kg/m³γ = 1 N/mO = 60 derajatg = 10 m/s²

Ditanya: h….?
Jawab:h = (2 γ cosO) / (ρ.g.R)
= (2 x cos 60) / (1000 x-10 x 10⁻³)
= 1/10 = 0,1 m = 10 cm
Jadi, permukaan air pada pipa kapiler naik setinggi 10 cm

Sebuah tabung kaca kapiler dengan jari-jari 1 mm dimasukkan ke
dalam air sehingga permukaan air dalam tabung kaca naik
sebesar 5 cm. Jika massa jenis air adalah 1000 kg/m³ dan
tegangan permukaannya sebesar 0,5 N/m, maka berapakah
besar sudut kontak antara permukaan air dan dinding tabung
kaca?

h