Pengertian Tegangan Permukaan, Rumus dan Contohnya

Sebatang jarum jika diletakkan di atas permukaan air akan membentuk lekukan kecil pada permukaan air tersebut dan tidak akan tenggelam. Demikian pula sebuah pipa gelas berlubang kecil kecil dicelupkan ke dalam air, maka air akan naik dalam pipa. Apa yang menyebabkan terjadinya fenomena-fenomena tersebut di atas? Semua fenomena-fenomena tersebut di atas? Semua fenomena permukaan menunjukkan bahwa permukaan zat cair dapat dianggap dalam keadaan bertegang sehingga jika ditinjau dari setiap garis di dalam atau yang membatasi permukaannya, maka zat-zat di kedua sisi garis tersebut saling tarik-menarik. Tarikan ini terletak di dalam bidang permukaan tersebut dan tegak lurus terhadap garis tadi.

Pengertian Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang membuat adanya kontraksi pada permukaan cairan sehingga terlihat tegang. Tegangan permukaan sering terjadi pada benda fluida (zat cair) yang mempunyai sifat diam/statis. Tegangan permukaan terjadi karena adanya gaya tarik-menarik antara wadah dan juga molekul air.

Sebuah gelang karet yang berdiameter beberapa ini, dikaitkan dengan sebuah jerat dan benang. Jika gelang karet tersebut beserta jeratnya dicelupkan ke dalam air sabun, kemudian diangkat kembali, maka akan terbentuk sebuah selaput tipis cair, sedangkan jerat seolah-seolah terapung dengan bebas di dalamnya. Jika selaput di dalam jerat ditusuk hingga pecah, maka benang segera berubah bentuknya menjadi lingkaran-lingkaran seolah-olah permukaan zat cair tersebut menarik ke luar secara radial terhadap jerat seperti dilukiskan oleh anak-anak panah. Sebelum selaput dipecahkan, gaya tarik-menarik bekerja terhadap jerat tersebut. Akan tetapi karena pada kedua sisi benang terdapat selaput, maka gaya netto yang dilakukan oleh selaput pada benang sama dengan nol.

Rumus Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan γ di dalam selaput didefinisikan sebagai perbandingan gaya permukaan terhadap panjang permukaan (tegak lurus pada gaya) yang dipengaruhi oleh gaya tersebut, seperti yang dituliskan dalam persamaan berikut ini:

γ=F/l

di mana:

F = gaya (N)

l = Panjang permukaan (m)

γ = Tegangan permukaan (N/m)

Persaaman diatas memiliki arti bahwa tegangan permukaan sebuah benda cair sabun 30 dyne/cm bekerja tiap cm panjang lapisan benda cair sabun adalah 30 dyne.

Pembuktian Tegangan Permukaan

Untuk membuktikan adanya tegangan permukaan, lihatlah gambar berikut ini.

Pada gambar, terlihat kawat dengan huruf U, kemudian ditambahi dengan kawat lain yang bisa digeser. Ketika kita mencelupkan seluruh kawat di cairan sabun, maka kawat kedua akan tertarik ke atas. Supaya tidak tertarik, kita harus menahan kawat tersebut.

Apabila kawat ke-2 dan larutan sabun akan mempunyai dua permukaan, sehingga tegangan permukaan yang bekerja pada kawat yang bekerja sepanjang 2l. Tegangan permukaan (γ) diartikan sebagai perbandingan gaya tegangan permukaan (F) dengan panjang permukaan (2l) di mana gaya tersebut bekerja. Sehingga dapat dirumuskan seperti berikut:

γ=F/2l

Tegangan permukaan zat cair yang bersentuhan dengan uapnya atau udara, tergantung pada sifat zat cair tersebut dan suhunya. Nilainya untuk air menunjukkan bahwa pada umumnya tegangan permukaan berkurang jika suhu naik. Berikut ini nilai tegangan permukaan zat cair dalam tabel:

Tabel nilai tegangan zat cair

Pengukuran tegangan permukaan lapisan minyak yang tipis di atas permukaan air menunjukkan bahwa tegangan permukaan bergantung pada luas selaput minyak tersebut dan suhunya.

Contoh Tegangan Permukaan Dalam Kehidupan Sehari-hari

Contoh fenomena sehari-hari yang berkaitan dengan tegangan permukaan adalah pada kaki hewan serangga yang berada diatas permukaan air. Kaki serangga tersebut seolah-olah ditahan oleh permukaan air tetapi tidak tampak terbenam dalam permukaan tersebut. Permukaan air ini memiliki gaya tegangan permukaan dan berupa selaput yang menahan kakai-kaki serangga tersebut.

Itu tadi sedikit artikel tentang Pengertian Tegangan Permukaan, Rumus dan Contohnya lengkap gambar. Semoga dapat bermanfaat. Sekian dan sampai jumpa pada artikel selanjutnya. Terimakasih atas kunjuangannya dan jangan lupa untuk dishare.