Pada kecepatan terminal, resultan yang bekerja pada bola sama dengan nol. Misalnya sumbu vertikal ke atas sebagai sumbu positif, maka pada saat kecepatan terminal tercapai berlaku berlaku persamaan berikut. Untuk benda berbentuk bola seperti pada Gambar, maka persamaannya menjadi seperti berikut. Keterangan: : kecepatan terminal (m/s) η : koefisien viskositas fluida (Pa s) R : jari-jari bola (m) g : percepatan gravitasi (m/s 2 ) : massa jenis bola (kg/m3 ) : massa jenis fluida (kg/m3 ) Untuk viskositas beberapa fluida dapat Anda lihat pada Tabel berikut!
Pada tabel terlihat bahwa air, udara, dan alkohol mempunyai koefisien kecil sekali dibandingkan dengan gliserin. Oleh karena itu, dalam perhitungan sering diabaikan. Berdasarkan eksperimen juga diperoleh bahwa koefisien viskositas tergantung suhu. Pada kebanyakan fluida makin tinggi suhu makin rendah koefisien viskositasnya. Itu sebabnya di musim dingin oli mesin menjadi kental sehingga kadang-kadang mesin sukar dihidupkan. Viskositas dalam Kehidupan Sehari-hari Kekentalan sangat membantu kehidupan kita sehari-hari. Bahkan, eksistensinya sangat dibutuhkan dalam pekerjaan tertentu. Berikut contoh penerapan viskositas: a) Perminyakan b) Bahan Pangan Temperatur permukaan yang rendah mempengaruhi performa aliran minyak pada sistem pipa transportasi minyak berat. Hal ini dikarenakan penurunan temperatur dapat meningkatkan kekentalan yang mengakibatkan minyak sulit untuk mengalir.Sensor pada pipa minyak mentah akan mengukur kekentalan fluida sebagai penentu tekanan yang harus ditambahkan sehingga aliran minyak dapat tetap stabil. Gambar 15. Madu Viskositas digunakan hampir di setiap proses produksi bahan pangan. Kekentalan antara saus, mayones, kecap, tentu akan berbeda, sehingga pengukuran temperatur pada kekentalan sangat dibutuhkan untuk menghasilkan konsentrasi makanan yang sesuai. Kekentalan juga dapat berfungsi sebagai uji mutu suatu produk, karena kekentalan dapat memisahkan antara zat makanan yang berkualitas atau tidak.
c) Otomotif d) Manufaktur Setiap mesin membutuhkan oli atau pelumas dengan tingkat kekentalan yang berbeda. Kekentalan ini berkaitan dengan seberapa besar resistensi nya untuk mengalir. Maka dari itu, kekentalan oli sangat diperhitungkan untuk mengurangi gaya gesek antara mesin guna mencegah terjadinya keausan. Contohnya yaitu piston. Oli akan memisahkan kedua permukaan yang berhubungan sehingga gesekan pada piston dapat diperkecil. Hampir sama seperti otomotif, kekentalan berperan dalam pengukuran kekentalan pelumas yang akan digunakan suatu mesin. Jika pelumas memiliki kekentalan yang terlalu tinggi, maka pelumas tersebut justru bisa menyumbat mesin dan menghambat proses manufaktur. Apabila pelumas memiliki kekentalan yang terlalu rendah, maka komponen manufaktur tersebut akan mendapat sedikit perlindungan saat bergerak. Gambar 16. Pelumas Gambar 17. Pelumas
1. Andi dan Tina sedang melakukan praktikum di laboratorium MIPA. Lalu mereka meletakkan sebuah kawat sepanjang 10 cm berada diatas permukaan zat cair Jika gaya tegangan permukaan 4. 10−3 N, maka besar tegangan permukaan zat cair adalah … A. 4,0 x 10−3 N/m B. 4 x 10−2 N/m C. 2,5 x 10−2 N/m D. 2,0 x 10−3 N/m E. 2,0 x 10−2 N/m Pembahasan/penyelesaian soal : Pada soal ini diketahui: L = 10cm = 0.1m F = 4. 10−3 N Maka tegangan permukaan dihitung dengan rumus sebagai berikut: γ = F L = 4. 10−3 N 0.1 m = 4. 10−2 N/m Jadi, besar tegangan permukaan zat cair adalah 4. 10−2 N/m. 2. Ayah sedang menyiram tanaman seledri di halaman rumah. Jari-jari pembuluh Xileum pada tanaman seledri adalah 1,0 x 10−5m Jika tegangan permukaan air 72.8 x 10−3 N/m, sudut kontak 0° dan g = 10 m/ s 2 maka tinggi kenaikan air pada pembuluh akibat adanya kapilaritas adalah … A. 1,456 x 103 m B. 1,456 x 102 m C. 1,456 x 10−1 m D. 1,456 10−2 m E. 1,456 x 10−3 m Contoh Soal
Pembahasan/penyelesaian soal : Pada soal ini diketahui: r = 1,0 x 10−5m γ = 72.8 x 10−3 N/m ρ = 1000 kg/m3 θ = 0° g = 10 m/s 2 Maka tinggi kenaikan air dihitung dengan rumus dibawah ini : h = 2.γ cos θ ρ g .r Jadi, tinggi kenaikan air pada pembuluh akibat adanya kapilaritas adalah 1,456 x 10−3 m
KESIMPULAN 1. Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi den benda dalam keadaan tegang. Hal ini dikarenakan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. 2. Faktor yang sangat mempengaruhi besaran tegangan permukaan, antara lain : Suhu, Zat Terlarut, dan Surfaktan, 3. Penerapan tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain: a) Sabun Cuci, diciptakan secara sengaja demi meminimalisir terjadinya tegangan pada bagian permukaan air. b) Angsa dan itik yang dapat berenang dan mengapung di permukaan zat cair. 4. Kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair di dalam pipa kapiler (pipa sempit). 5. Gejala kapilaritas banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain: naiknya air dari dalam tanah melalui akar hingga ke daun, naiknya minyak tanah pada sumbu kompor, keringnya permukaan basah jika dilap, keringnya permukaan basah jika dilap, naiknya air di dinding rumah saat hujan. 6. Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. 7. Contoh penerapan viskositas ada pada perminyakan, bahan pangan, otomotif, dan manufaktur.
L K P D (Lembar Kerja Peserta Didik) KOMPETENSI DASAR INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI 3.3.1. Menganalisis konsep tegangan permukan, viskositas, dan kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari. 4.3.1. Menerapkan konsep tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari. 3.3 Menerapkan hukum-hukum fluida statik dalam kehidupan sehari-hari 4.3 Merancang dan melakukan percobaan yang memanfaatkan sifat-sifat fluida statik, berikut presentasi hasil percobaan dan pemanfaatannya. TUJUAN PEMBELAJARAN Setelah mengikuti proses pembelajaran, peserta didik diharapkan mampu : 1. Melalui pengamatan gambar, peserta didik dapat memecahkan masalah yang berkaitan konsep tegangan permukaan, viskositas, dan kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari dengan tepat. 2. Melalui kegiatan praktikum, peserta didik dapat menerapkan konsep tegangan permukaan dalam menyelesaikan suatu permasalahan dengan tepat.
Silahkan amati gambar dibawah ini! Mengamati Gambar 2. Air Terserap oleh Kain Sumber: https://www.islampos.com/wpcontent/uploads/2019/01/lap-lantai.jpg Gambar 3. Madu dan Air Sumber: https://asset-a.grid.id/crop/0x0:0x0/700x0/photo/2020/06/19/3310926814.jpg Gambar 1. Serangga Berjalan di atas Air Sumber: https://2.bp.blogspot.com/- FHzPZRmXH0I/UruCg9sB1aI/AAAAA AAAAzk/n5L7wpUFl8s/s1600/waterstri der.jpg
Menanya Berdasarkan gambar 1 yang telah diamati, ketika serangga hinggap di atas permukaan air tidak tenggelam. Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Jawab : Berdasarkan gambar 2, mengapa air yang menggenang akan menyerap ke kain atau tisu? Jawab : Jawab : Berdasarkan gambar 3, saat menuangkan segelas air tentu akan cepat habis berbeda halnya dengan madu. Mengapa hal ini dapat terjadi?
Berdasarkan pengamatan gambar serangga yang dapat berjalan diatas air, mari kita melakukan praktikum mengenai tegangan permukaan. A. Tujuan Percobaan Peserta didik dapat mengamati tegangan permukaan pada zat cair B. Alat dan Bahan 1. Gelas 2. Air 3. Klip 4. Detergen (larutan sabun) 5. Jarum atau silet C. Langkah Percobaan 1. Isi sebuah gelas dengan air hingga penuh. 2. Letakkan klip diatas permukaan air dengan hati-hati, hingga mengapung dipermukaan air 3. Dalam keadaan klip mengapung, tambahkan sedikit detergen atau larutan sabun ke dalam air 4. Ulangi eksperimen tersebut dengan benda-benda kecil dari bahan logam seperti jarum atau silet. D. Diskusi 1. Massa jenis klip lebih besar daripada massa jenis air, tetapi mengapa klip dapat mengapung di air? Mengumpulkan Informasi
2. Ketika detergen dimasukkan ke dalam air, apa yang terjadi dengan klip? Mengapa demikian? 1. Berdasarkan data yang ada, analisislah data tersebut! Mengasosiasikan
2. Berdasarkan data yang telah dianalisis, buktikan data tersebut terhadap teori yang ada! Jawab :
Mengkomunikasikan Setelah mengamati gambar, melakukan percobaan dan menjawab pertanyaan yang disajikan, kemukakanlah kesimpulanmu tentang konsep tegangan permukaan, kapilaritas, dan viskositas! Jawab :
Jawablah soal berikut ini agar dapat mengetahui tingkat pemahaman kalian! A. Pilihan Ganda 1. Sipayanti melakukan eksperimen memasukkan air kedalam wadah yang berisi minyak. Air tidak menyebar di permukaan minyak karena … A. Tegangan permukaan air sangat tinggi. B. Tegangan permukaan air sangat rendah. C. Viskositas minyak tinggi. D. Viskositas air tinggi. 2. Raihan melakukan praktikum di laboratorium. Ia memiliki dua kelereng. Kelereng pertama dimasukkan ke dalam tabung yang berisi minyak. Kelereng kedua dimasukkan kedalam tabung yang berisi gliserin. Dari kedua kelereng tersebut kelereng yang dimasukkan kedalam minyak lebih cepat jatuh daripada yang dimasukkan kedalam gliserin. Hal ini dikarenakan minyak dan gliserin memiliki kekentalan yang berbeda. Peristiwa ini disebut … A. Kapilaritas B. Viskositas C. Tegangan Permukaan D. Adhesi 3. Andi memasukkan sebuah kelereng ke dalam tabung reaksi yang berisi fluida. Gaya gesek yang dialami oleh kelereng yang jatuh ke dalam fluida dipengaruhi oleh : (1) Koefisien viskositas (2) Kelajuan bola (3) Jari-jari bola (4) Suhu Pernyataan yang benar adalah … A. (1), (2), dan (3) B. (1), (2), dan (4) C. (2), (3), dan (4) Latihan Soal
D. (1), (2), (3), dan (4) 4. Contoh kapilaritas dalam kehidupan sehari-hari, kecuali … A. Naiknya minyak pada sumbu kompor dan obor minyak tanah B. Naiknya air tanah menuju daun pada tumbuhan C. Meresapnya air pada kain yang direndam D. Naiknya air pada pipet saat disedot 5. Andi dan Raka sedang memainkan bola dipinggir kolam. Kemudian bola tersebut jatuh ke kolam dan tenggelam ke dasar kolam. Bola tersebut mengalami hambatan 4,7 x 10−5 N. Jika jari-jari bola 4 cm maka kelajuan benda saat tenggelam adalah … (η =1,8 x 10−5 kg/ms dan π = 3,14) A. 3,47 m/s B. 2,47 m/s C. 1,47 m/s D. 0,47 m/s B. Essai 1. Ayah sedang menyiram tumbuhan seledri didepan rumahnya. Jari jari pembuluh Xilem pada tumbuhan seledri 1. 10−5 m. Jika tegangan permukaan air 72,8. 10−3 N/m, sudut kontak 0° dan g = 10 m/ s 2 , berapakah tinggi kenaikan air pada pembuluh akibat adanya kapilaritas ? 2. Raka dan Riki sedang bermain kelereng dihalaman rumah. Lalu tanpa sengaja kelerengnya masuk kedalam wadah berisi oli. Kelereng berdiameter 1 cm terjatuh secara bebas dalam oli yang massa jenisnya 0,8 g/cm3 . Jika koefisien kekentalan oli 0,03 Pas, massa jenis kelereng 2,6 g/cm3 , dan g = 10 m/s 2 , berapakah kecepatan terbesar yang dicapai kelereng ?