Tegangan Permukaan dan Viskositas | Fisika Kelas XI - Latiseducation

Tegangan Permukaan dan Viskositas | Fisika Kelas XI

Konsep Pelajaran 15K views

Materi, teori dan contoh soal tentang tegangan permukaan dan viskositas, Fisika kelas XI

Tegangan Permukaan dan Viskositas | Fisika Kelas XI

Materi tegangan permukaan dan viskositas menjadi dasar dari mata pelajaran fluida dinamis, suhu dan kalor, teori kinetik gas, termodinamika, dan lain-lain di kelas XI. Maka dari itu, pada artikel kali ini akan dibahas mengenai tegangan permukaan dan viskositas.

Pengertian Tegangan Permukaan dan Viskositas

Tegangan permukaan adalah kecendrungan zat cair untuk menegang sehingga permukaannya ditutupi semacam lapisan elastis.  Misalnya, pada saat benda berada di atas air seperti nyamuk, lapisan kayu, dan sebagainya.

Sedangkan viskositas Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 119 merupakan ukuran kekentalan suatu fluida yang menyatakan besarannya suatu gesekan dalam fluida.

Rumus Dasar

Rumus dasar dari tegangan permukaan, yaitu besarnya tegangan permukaan bergantung pada seberapa besar gaya F yang bisa ditahan. Dirumuskan dengan:

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 113

Di mana,

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 114 Tegangan permukaan (N/m)

F = Besarnya gaya (N)

d = Panjang benda (m)

Gaya Interaksi Antar Partikel: Gaya ini dibedakan menjadi dua, yaitu adhesi (interaksi dua benda berbeda jenis) dan kohesi (interaksi dua benda sesama jenis).

Kapilaritas: 

Kapilaritas adalah gejala naiknya turunnya zat cair melalui celah sempit. Kapilaritas terjadi akibat interaksi dari dua benda berbeda. Salah satu contohnya adalah air yang merambat melalui tisu.

Besar Kenaikan dan Penurunan Zat Cair pada Pipa Kapiler

Ketika terjadi meniskus pada suatu interaksi dua benda, maka interaksi tersebut akan menghasilkan lengkungan yang akan menyebabkan perbedaan ketinggian dari pipa kapiler. Perbedaan ketinggian tersebut bergantung pada adhesi dan kohesinya.

rumus tegangan permukaan dan viskositas

Besarnya kenaikan / penurunan ketinggian zat cair di dalam pipa kapiler dapat ditentukan dengan rumus

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 115

Di mana,

h = Kenaikan / penurunan permukaan zat cair dalam pipa (m)

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 114 Tegangan permukaan zat cair (N/m)

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 117 sudut kontak

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 118 massa jenis zat cair (kg/m3)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

r = jari – jari pipa kapiler (m)

Rumus Viskositas

F merupakan gaya yang diperlukan untuk membuat keping bergerak. Besarnya gaya F yang dibutuhkan untuk membuat keping atas bergerak adalah

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 120

Di mana,

F = gaya yang membuat keping atas bergerak (N)

A = Luas keping yang bersentuhan dengan fluida (m2)

v = kecepatan fluida (m/s)

L = jarak dua keping (m)

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 121 = tetapan viskositas (Pa.s)

Hukum Stokes

Ketika suatu benda bergerak didalam suatu fluida kental, maka benda tersebut akan mendapatkan gaya hambat. Sir George Stokes pada tahun 1845 mencoba mencari besarnya gaya hambat benda pada suatu fluida kental, besarnya gaya hambat (yang dikenal sebagai hukum stokes) dirumuskan,

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 122

Fs = Gaya hambatan (N)

r = jari – jari bola (m)

v = kelajuan relatif benda terhadap fluida (m/s)

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 121 = tetapan viskositas (Pa.s)

Kecepatan Terminal

Ketika suatu benda yang dijatuhkankan bebas kedalam suatu fluida kental, maka kecepatan benda akan semakin bertambah hingga mencapai suatu kecepatan maksimum (kecepatan terminan)

rumus tegangan dan viskositas

Kecepatan terminal tercapai ketika ketika gaya – gaya pada benda tersebut seimbang Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 124, sehingga besarnya kecepatn terminal pada benda dapat dituliskan sebagai berikut

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 125

Jika benda tersebut berbentuk bola, maka

Rumus Tegangan Permukaan dan Viskositas 126

 

Contoh soal:

1. Sebuah pipa kapiler dengan jari-jari (1 mm) dimasukkan kedalam air secara vertikal. Air memiliki massa jenis (1 g/cm²) dan tegangan permukaan (1 N/m). Jika, sudut kontaknya (60 derajat) dan percepatan gravitasinya (10 m/s²). Maka hitunglah besar kenaikkan permukaan air pada dinding pipa kapiler tersebut.

Jawaban:

Diketahui:

  • R = 1mm = 1 x 10⁻³ m
  • ρ = 1 g/cm² = 100 kg/m³
  • γ = 1 N/m
  • O = 60 derajat
  • g = 10 m/s²

Ditanya: h….?

Jawab:

  • h = (2 γ cosO) / (ρ.g.R)
  • h = (2 x cos 60) / (1000 x-10 x 10⁻³)
  • h = 1/10 = 0,1 m = 10 cm

Jadi, permukaan air pada pipa kapiler naik setinggi 10 cm

 

Nah, itulah pembahasan materi pembelajaran matematika kelas sebelas tentang tegangan permukaan dan viskositas. Apabila ada pertanyaan atau pendapat yang ingin disampaikan, Anda bisa langsung serukan di kolom komentar di bawah yaaaah… 

Anda juga dapat menghubungi kami di +6282111778907 atau Head Office kami 021-77844897 di setiap hari Senin s.d Jumat pada pukul 09.00-17.00. 

Anda bisa menemui kami langsung di kantor Ocean Terrace Residence Blok E1 No.1 Jalan Tole Iskandar, Tirtajaya, Kec. Sukmajaya, Kota Depok, Jawa Barat. Latis Education melayani les privat untuk semua wilayah di Indonesia.



Beri Komentar

wa