FLUIDA STATIS

FLUIDA STATIS
TEGANGAN PERMUKAAN
Perhatikan gambar di bawah!
Seekor serangga hinggap di atas permukaan air tanpa basah. Penjepit kertas
yang diletakkan diatas permukaan air akan tetap berada di permukaan. Mengapa
hal tersebut bisa terjadi? Betulkah permukaan air memiliki lapisan elastis yang
mampu menopang benda? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, perhatikan uraian
materi berikut!
Penjepit kertas bisa mengapung di atas permukaan air meskipun terbuat dari
logam. Kerapatannya lebih besar dari kerapatan air. Oleh karena itu, seharusnya
penjepitkertas tersebut tenggelam. Tapi kenyataannya penjepit kertas tetap
terapung.Terapungnya penjepit dikarenakan pada permukaan air terdapat lapisan
seperti selaput tipis. Lapisan ini tampak tegang dan menyebabkan bentuknya
melengkung ketika penjepit kertas atau serangga berada di permukaannya. Keadaan
inilah yang dinamakan tegangan permukaan zat cair.Tegangan permukaan terjadi
karena permukaan zat cair cenderung untuk menegang sehingga permukaannya
tampak seperti selaput tipis.
Mengapa tegangan permukaan zat cair bisa terjadi?
Di bagian dalam cairan, sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain yang
sejenis. Molekul ini saling tarik menarik (terjadi gaya kohesi) seperti yang tampak
pada Gambar 15. Sedangkan pada molekul bagian permukaan tidak terdapat gaya
kohesi dari arah atas. Oleh karena itu, molekul di permukaan mendapat gaya kohesi
yang resultannya ke bawah. Itulah sebabnya permukaan zat cair menjadi tegang.
Untuk menghitung besarnya tegangan permukaan, kita dapat memisalkan sebuah
benda berada di permukaan air jika gaya yang tegak lurus
terhadap benda tersebut adalah F, maka tegangan
permukaan
didefinisikansebagai
perbandingan
antara gaya tegangan permukaan dan panjang
permukaan tempat gaya itu bekerja.
Secara matematis tegangan permukaan dapat dituliskan:
𝛾=
𝐹
𝑑
Karena benda memiliki dua sisi permukaan, dengan demikian d = 2l, sehingga
tegangan permukaan dinyatakan dengan persamaan:
𝛾=
Dengan:
F = Gaya (N)
d = panjang permukaan (m)
𝛾= tegangan permukaan(N/m)
𝐹
2𝑙
GEJALA KAPILARITAS
Dalam kehidupan sehari-hari, sering kita jumpai berbagai peristiwa yang
menunjukkan gejala kapilaritas. Naiknya minyak tanah pada sumbu lampu, air hujan
yang merembes pada dinding rumah, dan masih banyak contoh lainnya. Bagaimana
sebenarnya gejala kapilaritas itu? Hal apa saja yang mempengaruhinya? Untuk lebih
memahami, perhatikan materi berikut!
Persamaan Gejala Kapilaritas
Perhatikan gambar di bawah!
Bentuk pipa kapiler menyerupai tabung dan pada zat cair mengalami meniskus
cekung sehingga permukaan zat cair naik dengan gaya sebesar
………………… (17)
Gaya ini diimbangi oleh gaya berat zat cair setinggi h dalam pipa
………………… (18)
Sehingga
………………… (19)
Dengan :
Peristiwa naik atau turunnya permukaan zat cair di
dalam pipa yang sempit (pipa kapiler) di kenal
dengan istilah kapilaritas. Gambar 19 di samping
menunjukkan perbedaan ketinggian zat cair di
dalam pipa. Semakin sempit diameter pipa semakin
besar kenaikan zat cair.
Perhatikan gambar di bawah!
Permukaan air di dalam tabung melengkung ke atas pada bagian yang bersentuhan
dengan dinding kaca. Sedangkan permukaan air raksa dalam tabung melengkung ke
bawah pada bagian yang bersentuhan dengan dinding tabung. Kelengkungan
permukaan zat cair itu disebut meniskus.
Tegangan permukaan menyebabkan zat cair memiliki sudut kontak. Jika sudut
kontak kurang dari 900 dinamakan meniskus cekung. Meniskus cekung terjadi karena
kohesi air lebih kecil daripada adhesi air dengan permukaan tabung reaksi.
Akibatnya, zat cair akan mengalami kenaikan. Sebaliknya jika melebihi sudut 900
dinamakan meniskus cembung. Meniskus cembung terjadi karena kohesi air lebih
besar daripada adhesi air dengan permukaan tabung reaksi. Akibatnya, zat cair
akan mengalami penurunan.
Meniskus Cekung dan Meniskus Cembung
Gaya adhesi dan kohesi dapat menyebabkan beberapa bentuk permukaan zat
cair berbeda-beda. Ada yang berbentuk cembung dan ada yang berbentuk cekung,
yang disebut dengan miniskus. Miniskus cembung terjadi apabila zat cair tidak
membasahi dinding. Sedangkan miniskus cekung terjadi apabila zat cair dapat
membasahi dinding.
Bentuk permukaan air pada tabung reaksi terlihat cekung, peristiwa ini
dinamakan meniskus cekung. Meniskus cekung terjadi karena gaya tarikmenarik
antarpartikel air dan kaca (adhesi) lebih besar daripada gaya tarik-menarik
antarpartikel air (kohesi). Hal ini menyebabkan air membasahi dinding kaca.
Bentuk permukaan raksa pada tabung reaksi terlihat cembung, peristiwa ini
dinamakan meniskus cembung. Meniskus cembung terjadi karena gaya tarik-menarik
antarpartikel air dan kaca (adhesi) lebih kecil daripada gaya tarik-menarik
antarpartikel air (kohesi). Hal ini menyebabkan raksa tidak membasahi dinding kaca.
Pernahkah kita memerhatikan air pada daun talas? Air tidak dapat membasahi daun
talas karena tetesan air di daun talas selalu membentuk bola-bola kecil. Atau dapat
dikatakan gaya kohesi molekul-molekul air lebih besar dari gaya adhesi molekul air
dengan molekul daun talas.
Selain mengakibatkan bentuk permukaan zat (miniskus) cair berbeda-beda.
Adanya gejala kapilaritas dan tegangan permukaan merupakan akibat gaya kohesi
dan adhesi.