Gambar 7.5 (a) : seekor serangga dapat hinggap di atas permukaan air dan tidak tenggelam
Gambar 7.5 (b) : sebuah silet yang diletakkan secara perlahan-lahan di atas permukaan air dapat terapung.
Apakah massa jenis serangga atau massa jenis silet lebih kecil dari massa jenis air? Tentu tidak! Sebab jika kita masukkan sedikit saja ke bawah permukaan air tentu silet akan tenggelam. Mengapa hal tersebut terjadi?
Gejala-gejala di atas menunjukkan adanya sesuatu yang menahan permukaan air (zat cair) untuk tidak memperluas permukaannya, atau adanya kecenderungan zat cair untuk memperkecil luas permukaannya.
Sesuatu yang menahan permukaan zat cair dikenal sebagai tegangan permukaan. Bagaimana tegangan permukaan tersebut dapat terjadi? Hal tersebut dapat dijelaskan dengan teori molekul. Sebagaimana zat-zat lain, zat cair terdiri atas molekulmolekul yang satu terhadap yang lainnya mempunyai jarak dan terjadi tarikmenarik.
Gaya tarik-menarik antara molekul yang sejenis disebut kohesi. Gaya tarik menarik antara molekul yang tidak sejenis disebut adhesi. Kohesi antarmolekul berbanding terbalik dengan jaraknya, sehingga tiap molekul mempunyai daerah tarikan (atraksi) pada jarak tertentu.
Gambar 7.6 di samping melukiskan molekul zat A, B dan C dengan daerah tarikan masing-masing berbentuk bola. Molekul Aberada di dalam zat cair dengan daerah tarikan yang terisi penuh dengan molekul-molekul zat cair, sehingga molekul A mendapat gayatarik ke segala arah yang sama besar, sehingga titik A dalam keadaan setimbang dan dapat bergerak ke
segala arah dengan bebas. Molekul B pada bagian atas, daerah tarikannya kosong, sehingga jumlah komponen gaya tarikan ke atas lebih kecil dibanding resultan gaya tarik ke bawah. Molekul C terdapat di permukaan, mendapat gaya tarikan dari molekul-molekul yang berada di bawahnya saja. Dengan demikian molekul yang berada di permukaan mendapat gaya yang arahnya ke bawah.
Gaya resultan ini menyebabkan permukaan zat cair menjadi tegang. Ketegangan permukaan ini disebut tegangan permukaan. Adanya tegangan permukaan ini menyebabkan permukaan zat cair menuju ke keadaan yang luas permukaannya terkecil. Luas permukaan zat cair terkecil bila dalam keadaan mendatar. Untuk itulah permukaan zat cair pada umumnya mendatar. Karena memahami konsep tegangan permukaan secara kuantitatif perhatikan percobaan di bawah ini!
Gambar 7.7 di samping melukiskan kawat yang dilengkungkan sehingga berbentuk U yang menghadap ke bawah kemudian ditutup dengan kawat AB dan diberi beban yang beratnya masing-masing W1 dan W2. Jika dalam bingkai ABCD kosong, kawat AB tentu jatuh.
Jika dalam bingkai ABCD terdapat selaput sabun ternyata batang AB diam (setimbang).
Dengan demikian dapat dipahami bahwa dengan adanya selaput sabun, terjadi gaya yang
melawan gaya W1 dan W2 sehingga setimbang. Besarnya gaya yang bekerja pada permukaan zat cair tiap satuan panjang didefinisikan sebagai tegangan permukaan. Jika pada suatu permukaan zat cair sepanjang L bekerja gaya sebesar F tegak lurus pada L dan τ menyatakan
tegangan permukaan zat cair, maka diperoleh:
Pada percobaan di atas (Gambar 7.7) ada dua permukaan selaput sabun yang menahan kawat AB, yaitu selaput bagian depan dan selaput bagian belakang, sehingga jika panjang kawat AB = L, maka tegangan permukaan pada selaput sabun tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan:
0 comments:
Post a Comment