nurhidayah
Post on 14-Jul-2016
214 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Neraca Balok Sederhana sebagai Alat untuk Menghitung Tegangan
Permukaan
NAMA : NURHIDAYAH
NIM : 1112040190
KELAS : FISIKA ICP
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tegangan permukaan atau tangan bidang batas adalah gaya yang terdapat
pada setiap bidang batas antara dua media berusaha memperkecil luas bidang
itu, oleh karena itu permukaan zat cair cenderung menahan usaha perluasan
permukaan dan karena itu tegangan permukaaan dapat didefinisikan dengan
gaya yang terdapat pada setiap bidang bahan yang menahan perluasan
permukaan .
Kisa sering membuat perbedaan antara tegangan bidang batas , dengan
tegangan permukaan dimaksudkan tegangan pada permukaan cairan yang
berbatasan dengan udara, sedangkan istilah yang kedua dimaksudkan gaya
yang bekerja pada bidang batas antara dua cairan yang tidak berbaur dan untuk
memperoleh sekedar gambaran mengenai perbandingan gaya intermolekul
Tegangan permukaan merupakan penjelmaan dari pada interaksi gaya
intermolekul yang timbul akibat molekul-molekul yang terdapat pada bidang
batas itu tidak dikelilingi secara sistematik oleh molekul yang lainnya . tidak
seperti halnya dengan molekul-molekul yang terdapat ditengah-tengah fasa
suatu materi.
Hal yang mendasari saya untuk membuat suatu alat eksperimen berupa
neraca balok sderhana ini adalah karena kurangnya dijumpai suatu alat pada
sekolah-sekolah yang berhubungan dengan tegangan permukaan pada materi
pembelajaran Fluida di SMA
Untuk mengetahui tegangan permukaan pada zat cair yakni air dan
larutan sabun marilah kita melakukan suatu percobaan.
B. Tujuan
1. Untuk menentukan tegangan permukaan pada air
2. Untuk menentukan tegangan permukaan pada air sabun
C. Manfaat
1. Dapat menentukan tegangan permukaan pada air
2. Dapat menentukan tegangan permukaan pada air sabun
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Teori Singkat
Apabila sebuah jarum diletakkan mendatar pada permukaan air dengan
hati-hati ternyata jarum terapung. Padahal massa jenis jarum lebih besar dari
massa jenis air. Demikian juga, nyamuk atau serangga dapat hinggap di
permukaan air. Peristiwa-peristiwa tersebut berhubungan dengan gaya-gaya
yang bekerja pada permukaan zat cair, atau pada batas antara zat cair dengan
bahan lain. Jika kita amati contoh-contoh di atas, ternyata permukaan air
tertekan ke bawah karena berat jarum atau nyamuk. Jadi, permukaan air tampak
seperti kulit yang tegang. Sifat tegang permukaan air inilah yang disebut
tegangan permukaan. Tegangan permukaan zat cair adalah kecenderungan
permukaan zat cair untuk menegang, sehingga permukaannya seperti ditutupi
oleh suatu lapisan elastic (Kanginan, 2013 : 285).
Molekul-molekul cairan bagian dalam ditarik oleh molekul-molekul lain
ke segala arah, tetapi molekul-molekul pada permukaan cairan hanya ditarik ke
arah dalam. Akibat dari hal ini, cairan selalu ingin memiliki permukaan terkecil
atau cairan selalu ingin mengkerut. Misalnya tetesan cairan selalu berbentuk
bulat. Berhubung dengan hal ini, bila cairan diperluas, ada gaya menahan,
seakan-akan permukaan cairan mempunyai tegangan. Gaya tarik menarik antar
molekul-molekul yang sejenis disebut kohesi, sedangkan gaya tarik antara
molekul yang tidak sejenis disebut adhesi (Haryadi, 2009 :153-154)
Peristiwa terapungnya silet di atas air, walaupun besi rapatannya lebih
besar daripada air, disebabkan karena adanya tegangan permukaan. Terjadinya
tetes air di atas pemukaan lilin juga disebabkan adanya tegangan permukaan.
Dalam hal ini, gaya kohesi air lebih besar daripada gaya adhesi air lilin.
Permukaan zat cair berlaku seakan-akan mengalami tegangan dan tegangan ini
bekerja sejajar dengan permukaan, muncul dari gaya tarik antar molekul. Efek
ini disebut tegangan permukaan yang didefinisikan sebagai gaya F per satuan
panjang L yang bekerja melintasi semua garis pada permukaan, dengan
kecenderungan menarik agar tertutup:
γ = 𝐹
𝐿
dimana,
- F adalah gaya pada permukaan zat cair (N)
- 𝛾 adalah tegangan permukaan (N / m)
- L adalah panjang permukaan
(Haryadi, 2009 : 154)
BAB III
METODE PERCOBAAN
A. Alat dan bahan
Alat
a. Neraca digital 1 buah
b. Neraca balok sederhana 1 buah
Bahan
a. Pinset 1 buah
b. Larutan sabun secukupnya
c. kawat-kawat kecil sejenis 13 biji
d. Wadah gelas bekas tempat air mineral 1 buah
e. Air mineral secukupnya
f. Jarum 1 buah
B. Identifikasi Variabel
Berdasarkan rumus
𝛾 =𝐹
𝑙
Untuk memperoleh nilai F kita gunakan peramaan : 𝐹 = 𝑚. 𝑔 untuk
mendapat nilai m1 dan seterusnya kita gunakan rumus m= n x mjarum+m kawat
Variabel Kontrol : Panjang jarum (cm) dan Massa kawat dan
jarum(gr)
Variabel Manipulasi : Jumlah kawat
Variabel Respon : Tegangan permukaan zat cair (N/m)
Definisi Operasional Variabel
1. Panjang jarum yang disimbolkan dengan l dengan satuan cm adalah
panjang sebuah jarum sesuai dengan penunjukan skala mistar pada
saat jarum di ukur.
2. Massa jarum yang disimbolkan dengan m dengan satuan gram
adalah besarnya massa jarum sesuai dengan penujukan skala neraca
digital pada saat jarum ditimbang.
3. Massa kawat yang disimbolkan dengan m dengan satuan gram
adalah besarnya massa kawat sesuai dengan penujukan skala
neraca digital pada saat kawat ditimbang.
4. Jumlah kawat adalah banyaknya jumlah kawat yang diletakkan
dilengan kanan neraca balok sederhana.
5. Tegangan permukaan adalah
C. Langkah kerja
1. Menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan untuk melakukan praktikum,
2. Mengisi wadah gelas dengan air dan tempatkan tepat dibawah gantungan
jarum hingga jarum tersebut mengapung tepat di atas permukaan air.
3. Menambahkan satu per satu kawat kecil hingga jarum tertarik ke atas. Dari
sini kita dapat menentukan gaya yang dibutuhkan untuk menarik jarum bebas
dari permukaan air.
4. Mencatat jumlah kawat yang dibutuhkan untuk menarik jarum bebas dari
permukaan air.
5. Mengulangi pengukuran (langkah 3-4) minimal tiga kali untuk mendapatkan
hasil akurat.
6. Mengulangi percobaan dengan menggunakan jenis cairan yang lain
Tabel 1. Data Hasil Percobaan
Jenis Cairan Jumlah kawat
……………
1……..
2……..
3……..
……………..
1……..
2……..
3……..
Untuk menghitung tegangan permukaan, dapat dinyatakan dengan
persamaan:
γ = 𝐹
𝐿
di mana,
- F adalah gaya, dalam satuan newton (N),
- 𝛾 adalah tegangan permukaan per satuan panjang, dalam satuan newton /
meter (N / m)
- L adalah panjang jarum, yaitu permukaan yang bersentuhan dengan cairan,
dalam satuan meter (m)
Untuk mengkonversi gram untuk gaya, F, kita harus
memperhitungkan gravitasi yang menarik massa ke bawah pada wadah.
Hitung total massa dalam wadah dengan mengalikan jumlah kawat dengan
massa sebuah kawat yang diperoleh dari langkah ke-4. Kalikan total massa
(dalam gram) dengan 9,81×10-3 N/g.
Untuk mengetahui bahwa yang dihitung adalah tegangan permukaan
bukan gaya tarik antara jarum dan air, berikut penjelasan dari buku Robert
Gardner (Gardner, 2004). Tegangan permukaan adalah gaya kohesif antara
molekul-molekul air. Amati jarum dengan hati-hati setelah ditarik keluar dari
permukaan air. Jika tetap basah, maka air yang ditarik terpisah, dan ini adalah
gaya yang kita hitung (tegangan permukaan). Jika kering, maka gaya adesif
antara air dan jarum telah terpisah, dan gaya yang kita hitung ini bukan
tegangan permukaan.
D. Analisis data
Dengan menggunakan persamaan
𝛾 =𝐹
𝑙
Secara operasional dimana
F :gaya (N)
l :panjangpermukaan (m)
𝛾: tegangan permukaan (N/m)
Analisis kesalahan
𝛾 =𝐹
𝑙
=𝑚. 𝑔
𝑙
= 𝑚. 𝑔. 𝑙-1
Δ𝛾 = 𝑔. 𝑙−1Δ𝑚 + 𝑚. 𝑔. 𝑙−2−Δ𝑙
Δ𝛾
𝛾=
𝑔. 𝑙−1
𝑚. 𝑔. 𝑙−1 Δ𝑚 +
𝑚. 𝑔. 𝑙−2
𝑚. 𝑔. 𝑙−1Δ𝑙
Δ𝛾
𝛾= |
Δ𝑚
𝑚| + |
Δ𝑙
𝑙|
Δ𝛾 = (𝛥𝑚
𝑚+
𝛥𝑙
𝑙) 𝛾
dengan
Δ𝛾 = kesalahan perhitungan dari tegangan permukaan zat cair (N/m)
𝛾 = nilai tegangan permukaan dari hasil perhitungan
Δm = kesalahan mutlak dari neraca digital (0,05 gram)
m = massa kawat yang dihitung
Δl = kesalahan mutlak mistar yang digunakan (0,05 cm)
l = panjang permukaan
BAB IV
HASIL, ANALISIS DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengamatan
Massa sebuah kawat (m) = 0,05 gram
Panjang kawat (L) = 4,2 cm = 0.042 m
Massa jarum (m) = 0.14 gram
Nst Neraca digital : 0.01 gram
Nst Mistar : 0.05 cm
Tabel 2. Hasil pengukuran jenis Cairan dengan jumlah kawat dengan
menggunakan alat Neraca Balok Sederhana
Jenis Cairan Jumlah kawat (n)
Air
11
13
13
Larutan Sabun
7
7
8
B. Analisa Data
1. Analisis Perhitungan
Untuk menentukan tegangan permukaan zat cair
Menggunakan persamaan berikut ini:
𝛾 =𝐹
𝑙
Dengan nilai tetapan percepatan gravitasi bumi 𝑔 = 9,81 . 10−3 𝑚
𝑠
Untuk Air
Massa kawat :
- m1 = n x m = 11 x 0,05 + 0,14 gram = 2,09 gram
- m2 = n x m = 13 x 0,05 + 0,14 gram = 2,47 gram
- m3 = n x m = 13 x 0,05 + 0,14 gram = 2,47 gram
𝐹1 = 𝑚𝑔 = 2,09𝑔 × 9,81 . 10−3 𝑔
𝑁= 0,0205 𝑁
𝛾1 =𝐹
𝐿=
0,0205
0,042= 0,488 𝑁/𝑚
𝐹2 = 𝑚𝑔 = 2,47𝑔 × 9,81 . 10−3𝑔
𝑁= 0,0242 𝑁
𝛾2 =𝐹
𝐿=
0,0242
0,042= 0,577 𝑁/𝑚
𝐹2 = 𝑚𝑔 = 2,47𝑔 × 9,81 . 10−3𝑔
𝑁= 0,0242 𝑁
𝛾2 =𝐹
𝐿=
0,0242
0,042= 0,577 𝑁/𝑚
Untuk Larutan Sabun
Massa kawat :
- m1 = n x m = 7 x 0,05 + 0,14 gram = 1,33 gram
- m2 = n x m = 7 x 0,05 + 0,14 gram = 1,33 gram
- m3 = n x m = 8 x 0,05 + 0,14 gram = 1,52 gram
- 𝐹1 = 𝑚𝑔 = 1,33 𝑔 × 9,81 . 10−3 𝑔
𝑁= 0,0130 𝑁
𝛾1 =𝐹
𝐿=
0,0130
0,042= 0,311 𝑁/𝑚
- 𝐹1 = 𝑚𝑔 = 1,33 𝑔 × 9,81 . 10−3 𝑔
𝑁= 0,0130 𝑁
𝛾1 =𝐹
𝐿=
0,0130
0,042= 0,311 𝑁/𝑚
- 𝐹3 = 𝑚𝑔 = 1,52 𝑔 × 9,81 . 10−3 𝑔
𝑁= 0,0150 𝑁
𝛾2 =𝐹
𝐿=
0,0150
0,042= 0,355𝑁/𝑚
2. Analisis ketidak pastian
Dengan menggunakan rumus :
𝛥𝛾 = (𝛥𝑚
𝑚+
𝛥𝑙
𝑙) 𝛾
N
N
o
Zat cair 𝛥𝑚
𝑚
𝛥𝑙
𝑙 𝛾 𝛥𝛾
Pelaporan
Fisika
𝛾 = 𝛾 ± ∆𝛾
1 Air
mineral
0,005 1,190 0,488 0,586 0,488 ±0,586
0,004 1,190
0,577 0,700
0,577±0,700
0,004 1,190
0,577 0,700
0,577±0,700
2 Air
Sabun
0,008 1,190 0,311 0,377 0,311±0,377
0,008 1,190 0,311 0,377 0,311±0,377
0,007 1,190 0,355 0,430 0,355 ± 0,430
C. Pembahasan
Tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan tegangan
permukaan zat cair pada air mineral dengan air sabun dengan menggunakan
alat peraga neraca balok sederhana. Pada praktikum kali ini kita
menggunakan jarum yang diletakkan diatas permukaan air dengan bantuan
benang yang diikat pada lengan kanan neraca dan pada jarum sementara
untuk lengan kiri neraca di ikat kan benang dan wadah yang berfungsi
sebagai tempat kawat kecil yang ditambahkan satu persatu untuk bisa
memgamgkat jarum pada permukaan zat cair yang digunakan. Nah dari
sinilah kita akan mengetahui tegangan permukaan zat cair mana yang lebih
besar antara air mineral dengan air sabun.
Adapun tegangan permukaaan yang diperoleh untuk air mineral
secara berurutan yakni : 0,488, 0,577 dan 0,577 N/m sedangkan untuk air
sabun diperoh hasil 0,311, 0,311, 0,355 N/m. Dari hasil percobaan maka
dapat dilihat bahwa tegangan permukaan air lebih besar daripada tegangan
permukaan air sabun. Hal ini dipengaruhi oleh gaya kohesi dan adhesi.
Dimana gaya kohesi adalah gaya tarik menarik antar partikel di dalam zat
cair. Berkaitan dengan percobaan ini dengan menggunakan zat cair yang
berbeda yakni air mineral dan air sabun dengan jarum sebagai titik acuan .
dari pengertian kohesi sendiri yang telah kita paparkan diatas maka jika kita
menggunkan air mineral kemudian meletakkan sebuah jarum diatas
permukaan air maka kita lihat bahwa jarum akan terapung, hal ini disebabkan
karena partikel-partikel di permukaan zat cair (air mineral) dengan jarum
sebagai partikel yang di tarik oleh partikel-paertikel lain yang ada di samping
dan bawahnya dengan gaya-gaya yang sama besar, tetapi jarum tidak di tarik
oleh partikel – partikel diatasnya karena diatas jarum tidak ada partikel zat
cair. Sebagai hasilnya, terdapat resultan gaya bergerak kearah bawah yang
bekerja permukaan zat cair. Resultan gaya ini menyebabkan lapisan-lapisan
atas seakan-akan tertutupi oleh hamparan selaput elastis yang ketat.selaput ini
cenderung menyusut sekuat mungkin. Oleh karena itu, sejumlah tertentu
cairan cenderung mengambil bentuk dengan permukaan sesempit mungkin.
Berbeda halnya dengan air sabun. Disini bekerja gaya adhesi. Yang
mengakibatkan jarum cepat tenggelam karena kita menurunkan tegangan
permukaan air dengan menggunakan sabun.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan tujuan, hasil pengamatan dan analisis data tampak bahwa
air mineral memiliki kemampuan untuk menegang yang besar dibandingkan
dengan air sabun. Makin kecil tegangan permukaan zat cair maka makin baik
kemampuan zat cair tersebut untuk membasahi benda.
B. Saran
Untuk melakukan praktikum yang berkaitan dengan ini sebaiknya
menggunakan zat cair yang berbeda sehingga kita dapat mengetahui dan
membandingkan tegangan permukaan setiap zat cair tersebut
top related