Salah satu sifat yang dimiliki fluida statis adalah permukaannya punya tegangan. Tegangan tersebut dinamakan tegangan permukaan. Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan permukaan zat cair untuk meregang sehingga permukaannya nampak seolah dilapisi oleh suatu lapisan. Pasti diantara sobat hitung pernah mengamati ada nyamuk atau serangga kecil lainnya yang bisa berdiri atau berjalan di atas air tanpa tengggelam. Itu terjadi karena ada tegangan permukaan zat cair. Yang menjadi penyebab utama adanya tegangan permukaan adalah gaya kohesi (gaya terik menarik molekul sejenis) dari fluida atau zat cair. Setiap molekul zat cair saling menarik moelkul di sekitar mereka. Gaya tari menarik ini memicu adanya ikatan yang cukup kuat antar molekul.
Tegangan Permukaan pada Air
Salah satu fluida yang kita jumpai setiap air adalahh air (H2O). Air memiliki tegangan permukaan sebesar 72 dyne/cm2 ketika suhunya 25o. Artinya sobat akan memerlukan 72 dyne untuk memcahkan tegangan permukaan air sepanjang 1 cm. Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu air naik maka tegangan permukaannya semakin kecil. Pendapat bahwa mencuci pakaian dengan air panas akan lebih bersih adalah benar. Suhu yang tinggi akan menurunkan tegangan permukaan sehingga air lebih bisa membasahi pori-pori kain dengan lebih baik. Detergen sekarang banyak terkandung zat surfactan. Zat ini berfungsi menurunkan tegangan permukaan zat cair sehingga akan hasil cucian bisa lebih bersih.
Contoh Peristiwa Tegangan Permukaan Zat Cair
Sobat, ternyata banyak peristiwa melibatkan “tegangan permukaan zat cair” yang kita jumpai setiap hari, diantaranya
-
Beberapa jenis serangga kecil bisa berjalan di atas air. Laba-laba air dapat begitu mudah bergerak cepat di atas air bukan hanya semata karena tubuhnya yang ringan dan morfologi tubuh yang mendukung, tetapi juga dikarenakan adanya tegangan permukaan zat cair.
-
Jarum kecil bisa terapung di atas air. Jika dilihat dari massa jenisnya jarum akan lebih besar dari massa jenis air. AKan tetapi jika sobat mencoba meletakkan jarum pelan-pelan di atas air tenang jarum tersebut bisa terapung sementara. Tegangan permukaan zat cair menahan gaya berat dari jarum. Air perlu dijaga agar tidak goyang. Jika air goyang jarum dengan cepat akan memecah tegangan permukaan dan tenggelam ke dasar.
-
Sabun Mandi dan Detergen
-
Produk sabun mandi dan detergen selain untuk membunuh kuman di badan juga berguna menurunkan tegangan permukaan air akan air dapat membasahi tubuh lebih sempurna dan hasilnya akan lebih bersih.
Rumus Tegangan Permukaan Zat Cair
Tegangan permukaan (gama) merupakan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukan tempat gaya tersebut bekerja. Rumus fisikanya
γ = F/d
dengan γ = tegangan permukaan (N/m atay Dyne/cm)
d = panjag permukaan (m atau cm) dimana dilai d adalah = 2l
Contoh Soal
Sebtang kawat dibengkokkan seperti huru U. Kemudian kawat kecil PQ yang bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut(perhatikan gambar). Kemudian kawat tersebut dicelupkan ke dalam cairan sabun dan diangkat vertikal sehingga ada lapisan tipis sabun di antara kawat tersebut. Ketika ditarik ke atas kawa kecil mengalami gaya tarik ke atas oleh lapisan sabung. Agar terjadi keseimbangan, maka pada kawat kecil PQ digantungkan benda dengan massa 0,1 gram. Jika panjang kawat PQ = 10 cm dan nilai gravitasi 9,8 m/s2, berapa tegangan sabun tersebut?
Pembahasan:
Diketahui : Massa kawat = 0,2 gram = 2 x 10-4 kg; Panjang kawat (l) = 10 cm = 10-1 m; Massa benda = 0,1 gram = 1 x 10-4 kg; g = 9,8 m/s2
Ditanyakan : tegangan permukaan lapisan sabun (g)
Rumus
γ = F/d ( d = 2l)
F = berat kawat ditambah berat benda = 3 x 10-4 kg x 9,8 = 2,94 x 10-3 N
γ = 2,94 x 10-3/ 2x 10-1 = 1,47 x 10-2 N/m. Jadi besarnya tegangan permukaan adalah 1,47 x 10-2N/m.