TEGANGAN PERMUKAAN DAN KAPILARITAS

TEGANGAN PERMUKAAN DAN KAPILARITAS

Pengertian tegangan permukaan;
Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan
berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak
seimbang pada antar muka cairan.

Manfaat tegangan permukaan dalam bidang farmasi:
•Dalam mempengaruhi penyerapan obat pada bahan pembantu padat pada sediaan obat.
• Penetrasi molekul melalui membran biologis.
•Pembentukan dan kestabilan emulsi dan dispersi partikel tidak larut dalam media cair untuk
membentuk sediaan suspensi.

Metode dalam melakukan tegangan permukaan;
1. Metode pipa kapiler, yaitu mengukur tegangan permukaan zat cair dan sudut kelengkungannya
dengan memakai pipa berdiameter. Salah satu ujung pipa dicelupkan kedalam permukaan zat cair maka
zat cair tersebut permukaannya akan naik sampai ketinggian tertentu.
2. Metode tersiometer Du-Nouy
Metode cincin Du-Nouy bisa digunakan utnuk mengukur tegangan permukaan ataupun tegangan antar
muka. Prinsip dari alat ini adalah gaya yang diperlukan untuk melepaskan suatu cincin platina iridium
yang diperlukan sebanding dengan tegangan permukaan atau tegangan antar muka dari cairan tersebut.

[PENERAPAN TEGANGAN PERMUKAAN DALAM KEHIDUPAN SEHARI HARI]

1. Deterjen Sintetis
Deterjen ini dibuat untuk meningkatkan kemampuan air membasahi kotoran yang melekat pada pakaian,
yaitu dengan menurunkan tegangan permukaannya sehingga hasil cucian menjadi bersih.
2. Obat Antiseptik
Selain dibuat agar memiliki daya bunuh kuman yang baik, obat antiseptik juga dibuat agar memiliki
tegangan permukaan rendah agar membasahi seluruh permukaan luka.
3. Tetesan Air keran
Air yang menetes dari keran akan membentuk bola-bola
4. Silet Mengapung
Jika kita letakan silet secara perlahan-lahan di atas permukaan air, silet tersebut dapat terapung pada
permukaan zat cair.
5. Kawat yang dibengkokkan
Sebuah kawat yang dibengkokkan apabila diletakkan di atas permukaan zat cair tidak selalu tenggelam.
Kawat tersebut dapat mengambang di atas permukaan zat cair karena adanya gaya tegangan
permukaan zat cair.

RUMUS TEGANGAN

Keterangan:
F = Gaya (N)
γ = Tegangan Permukaan (Nm)
d = Panjang Permukaan (m)

KONSEP KAPILARITAS
kapilaritas adalah peristiwa naik atau turunnya zat cair pada pembuluh atau celah kecil atau pori-pori
kecil. Tisu atau kain lap memiliki celah atau pori-pori kecil. Kapilaritas disebabkan oleh interaksi antara
molekul-molekul dinding bahan dengan zat cair.

PENERAPAN KAPILARITAS
Contoh Kapilaritas dalam Kehidupan sehari-hari
Naiknya minyak tanah pada sumbu kompor sehingga kompor dapat menyala. Lampu minyak bisa
menyala karena minyak tanah naik melalui sumbu. Dinding bata menjadi basah saat musim hujan karena
air dari tanah merembes ke atas

KOHESI DAN ADHESI
Gaya kohesi mengakibatkan dua zat bila dicampurkan tidak akan saling melekat. Sedangkan adhesi
adalah gaya tarik menarik antara molekul yang tak sejenis seperti air dengan alkohol. Gaya adhesi akan
mengakibatkan dua zat akan saling melekat bila dicampurkan
Kohesi adalah gaya tarik-menarik antara partikel-partikel yang sejenis. Contohnya pada sebuah gelas
terjadi tarik menarik antara partikel-partikel gelas, pada air terjadi tarik menarik antara partikel-partikel
air, dan pada raksa terjadi tarik-menarik antara partikel-partikel raksa.
Adhesi adalah gaya tarik-menarik antar spesies molekul yang berbeda, sedangkan kohesi adalah gaya
tarik-menarik antara molekul yang sejenis

RUMUS KAPILARITAS

CONTOH SOAL
1. Pipa kapiler berisi air dengan sudut kontak θ. Jika jari-jari pipa kapiler 0,8 x 10-3 m,
tegangan permukaan 0,072 N/m dan cos θ = 0,55 maka ketinggian air dalam pipa kapiler adalah
h=
2 . γ cos θ
ρg.r
→h=
2 x 0,072 N/m 0,55
1000 kg/m3 . 10 m/s2 x 0,8 x 10-3 m
= 0,0099 m

2. Jari-jari pembuluh Xileum pada tanaman adalah 1,0 x 10-5 m. Jika tegangan permukaan air 72,8 x 10-3
N/m, sudut kontak 0° dan g = 10 m/s2 maka tinggi kenaikan air pada pembuluh akibat adanya kapilaritas
adalah
Dik: r = 1,0 x 10-5 m
γ = 72,8 x 10-3 N/m
ρ = 1000 kg/m3
θ = 0°
g = 10 m/s2
Maka
h=
2 . γ cos θ
ρg.r
h=
2 x 72,8 x 10-3 N/m cos 0°
1000 kg/m3 . 10 m/s2 x 1,0 x 10-5 m
= 1,456 x 10-3 m

FLUIDA
Fluida Statis atau Hidrostatika didefinisikan sebagai cabang ilmu fisika yang berkaitan dengan tekanan,
keseimbangan air, dan cairan lainnya. Cairan dalam keadaan diam menghadirkan masalah yang jauh dari
kata sederhana untuk dipecahkan dibandingkan ketika dengan fluida dinamis. Pada kesempatan kali ini
kita akan coba mempelajari rumus fluida statis beserta pengertian dan juga contoh soalnya.

Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata fluida mencakup zat cair, dan gas karena keduanya memiliki
kemampuan untuk mengalir. Berbeda dengan zat padat. Contoh sederhananya adalah air, minyak,
ataupun nitrogen. Sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain menjadikan hal
tersebut dikategorikan sebagai fluida.

Fluida Statis adalah fluida yang berada dalam fase tidak bergerak (diam) atau fluida dalam keadaan
bergerak tetapi tak ada perbedaan kecepatan antar partikel fluida tersebut. Bisa juga dikatakan bahwa
partikel-partikel fluida tersebut bergerak dengan kecepatan seragam. Tidak menimbulkan yang namanya
gaya geser. Contohnya seperti air pada gelas yang tidak diberikan gaya akan diam atau air sungai yang
mengalir dengan kecepatan konstan.

Beberapa rumus Fluida Statis adalah sebagai berikut ini:

Massa Jenis
Dalam Fisika, ukuran kepadatan (densitas) benda homogen disebut massa jenis, yaitu massa per satuan
volume. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Hal
ini berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Secara matematis,
massa jenis dituliskan sebagai berikut.
ρ = m/V
Keterangan:
m = massa (kg atau g),
V = volume (m3 atau cm3)
ρ = massa jenis (kg/m3 atau g/cm3).
Bila ρ air lebih besar dari ρ benda, maka benda akan mengapung. Bila keduanya sama besar, maka
benda melayang di dalam air. Namun, jika ρ benda lebih besar daripada ρ air maka benda dikatakan
tenggelam.

Fluida dinamis adalah fluida (cair dan gas) yang alirannya bergerak secara ideal atau memiliki kecepatan
konstan.
Dengan kata lain, alirannya nggak mengalami perubahan terhadap waktu. Selain itu, alirannya juga
nggak mengalami turbulen. Supaya makin jelas, elo langsung pahami ciri-ciri alirannya aja deh.

Gimana ciri-ciri atau sifat-sifat fluida dinamis? Ini dia ciri-ciri fluida dinamis:

Nggak mengalami gesekan. Jadi, saat mengalir, gesekan antara fluida dan dinding bisa diabaikan atau
nggak dihitung.

Garis arus atau streamline. Artinya, alirannya mengikuti lintasan yang ada, jadi nggak mengalami
turbulensi (arusnya acak, biasanya di pusaran).

Tunak atau steady. Artinya, kecepatan fluida pada setiap titik tuh konstan (nggak berubah-ubah
tergantung waktu).

Nggak termampatkan (inkompresibel). Artinya, fluida ideal memiliki massa jenis yang selalu konstan
sepanjang alirannya pada setiap waktu.

Dari ciri-ciri yang udah disebutkan di atas, kebayang nggak sih kira-kira fluida dinamis ini contohnya di
mana? Apakah pada ombak laut? Bukan ya, karena ombak laut memungkinkan terjadinya turbulensi.

Contoh fluida dinamis dalam kehidupan sehari-hari yaitu aliran air pada selang atau pipa. Makanya tadi
di awal gue kasih gambaran ketika elo asik main selang di taman belakang rumah. Kebayang ya sampai
sini?

Lalu, apa perbedaan fluida statis dan fluida dinamis? Kalau yang dinamis tadi jelas ya, kondisinya
bergerak, tapi alirannya konstan. Contohnya aliran pada pipa dan selang. Sedangkan, fluida statis itu
alirannya nggak bergerak, ya statis aja gitu atau diam. Misalnya saat kita minum menggunakan sedotan

Rumus Fluida Dinamis

Untuk menghitung fluida dinamis, ada beberapa rumus yang bisa elo gunakan tergantung dari
kebutuhan atau apa yang sedang elo cari. Ada dua hukum fluida dinamis, yaitu hukum kontinuitas dan
hukum Bernoulli.

Rumus Debit Fluida

Sebelum membahas tentang hukum kontinuitas, elo perlu mengetahui dulu pengertian dan rumus dari
debit. Apa itu debit? Debit (Q) merupakan volume fluida tiap satuan waktu.

Q = V/t

Dengan, V: volume fluida (m3) dan t: selang waktu (s). Tapi, kita kesulitan dalam menghitung volume
fluida.

Jika bentuknya silinder, maka kita gunakan rumus luas penampang (A) silinder dan kecepatan aliran
fluida yang melaluinya. Sehingga, rumus debit menjadi seperti ini.

Q = A.v
Keterangan:
Q: debit (m3/s)
A: luas penampang (m2)
v: kecepatan aliran fluida (m/s)

Rumus Persamaan Kontinuitas
Apa hubungan antara debit dan persamaan kontinuitas? Jadi, debit fluida di titik mana saja selalu sama.
Walaupun pipa dari ujung ke ujungnya berbeda ukuran, katakanlah semakin menyempit, namun debit
fluidanya tetap sama
aturan kontinuitas:
Jika ada dua penampang dengan ukuran yang berbeda (besar dan kecil), maka pada penampang yang
besar memiliki volume kecil. Sedangkan, pada penampang yang kecil, maka volumenya besar.
(V1 < V2)

Rumus Persamaan Bernoulli
Masih nyambung sama gambar dari persamaan kontinuitas. Pada gambar tersebut, ada v1 dan v2.
Setelah mencoba contoh soal di atas, elo udah kebayang dong, ternyata volume di penampang 1 dan
penampang 2 berbeda. Volume pada penampang 2 lebih cepat (v1 < v2).

Nah, rumus persamaan atau hukum Bernoulli ini ada hubungannya sama usaha dan energi, yaitu energi
kinetik dan potensial. Rumus energi kinetik masih ingat nggak? Yap, rumus Ek= ½ mv2. Sehingga, Ek1 <
Ek2.
Lalu, gimana dengan energi potensial? Rumus Ep = m.g.h. Tinggi Ep1 < Ep2. Sehingga, hal ini
berpengaruh juga pada energi mekanik → Em1 < Em2.
Keterangan:
P: tekanan (Pascal, Pa, N/m2)
ρ: rho atau massa jenis fluida (kg/m3)
v: kecepatan (m/s)

g: kecepatan gravitasi (m/s2)
h: ketinggian (m)