TEGANGAN PERMUKAAN A. Latar Belakang B. Rumusan Masalah 1. Apakah jenis larutan mempengaruhi lama tenggelamnya silet? 2. Apakah luas permukaan mempengaruhi lama tenggelamnya uang logam? C. Tujuan : 1. Dapat merancang percobaan tegangan permukaan 2. Dapat menemukan gejal-gejala tegangan permukaan 3. Dapat mendeskripsikan konsep tegangan pernukaan D. Hipotesis 1. Jenis larutan akan mempengaruhi lama tenggelamnya silet karena terdapat beberapa larutan yang memiliki zat-zat terlarut yang dapat menyebabkan menurunnya tegangan permukaan sehingga akan mempercepat tenggelamnya silet. 2. Luas permukaan akan mempengaruhi lama tenggelamnya uang logam karena dengan luas permukaan yang semakin kecil maka gaya berat dari uang logam terkonsentrasi pada satu titik di permukaannya sehingga uang logam cepat tenggelam. Sebaliknya, bila luas permukaan semakin besar maka gaya berat uang logam akan tersebar seluas permukaannya sehingga uang logam akan lama tenggelam. E. Tinjauan Pustaka Tegangan permukaan adalah gaya perentang yang diperlukan untuk membentuk selaput yang diperoleh dengan membagi suku energi permukaan dengan panjang satuan selaput dalam kesetimbangan. Tegangan permukaan ini terjadi akibat perbedaan tarik menarik antara molekul-molekul zat cair dekat permukaan dan molekul-molekul yang terletak agak lebih jauh dari permukaan dalam zat cair yang sama. Dengan kata lain, gaya kohesi ini selalu berusaha untuk memperkecil luas permukaan zat cair. Salah satu zat yang dapat menurunkan tegangan permukaan adalah surfaktan yang biasanya terdapat dalam sabun atau deterjen. Surfaktan merupakan nyawa organik yang di dalam molekulnya memiliki sedikitnya satu gugus hidrofilik dan satu gugus hidrofobik. Surfaktan merupakan suatu zat yang bersifat aktif permukaan yang dapat menurunkan tegangan antar muka antara minyak dan air karena strukturnya yang amphifilik yaitu adanya dua gugus yang memiliki derajat polaritas yang berbeda pada

molekuk yang sama. Apabila ditambahkan suatu cairan pada konsentrasi rendah, maka surfaktan dapat mengubah karakteristik tegangan permukaan dan antarmuka cairan tersebut. Antarmuka adalah bagian dimana dua fasa saling bertemu. Permukaan yaitu antarmuka dimana satu fasa berkontak dengan gas, biasanya udara. Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan ikatan-ikatan hydrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan meletakkan kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air. F. Metode Kegiatan 1. Bentuk Kegiatan 2. Alat dan Bahan : Eksperimen :

a. uang logam Rp 100,00 ; Rp 500,00 b. mangkok c. air d. sabun mandi dan deterjen e. gunting f. silet g. gelas ukur h. pipet i. kertas j. stopwatch 3. Cara Kerja a. Kegiatan I 1) Menyiapkan air, sabun mandi, deterjen, mangkok, gelas ukur, pipet, dan silet 2) Mengisi air ke dalam gelas ukur hingga volume 1000 mL. 3) Menuangkan air tersebut ke dalam baskom 4) Meletakkan silet di atas permukaan air sedemikian rupa sehingga silet terapung di air dan bersamaan dengan itu menyalakan stopwatch. 5) Mengamati silet sampai tengelam dimana waktu pengamatan dibatasi selama 5 menit. 6) Mencatat hasil pengamatan dalam bentuk tabel .

7) Melakukan prosedur yang sama pada langkah ke 1 sampai 5 dengan mengganti air menggunakan larutan sabun mandi dan deterjen. b. Kegiatan II 1) Menyiapkan uang logam Rp 100,00 dan Rp 500,00, air, gelas ukur, pipet, mangkok, kertas, gunting. 2) Mengisi air ke dalam gelas ukur hingga volume 1000 mL. 3) Menuangkan air tersebut ke dalam baskom 4) Meletakkan uang logam Rp 100,00 di atas permukaan air sedemikian rupa sehingga uang terapung di air dan bersamaan dengan itu menyalakan stopwatch. 5) Mengamati uang logam sampai tengelam dimana waktu pengamatan dibatasi selama 5 menit. 6) Mencatat hasil pengamatan dalam bentuk tabel . 7) Melakukan prosedur yang sama terhadap uang logam Rp 500,00

G. Hasil Percobaan 1. Tabel 1.1. Pengaruh Jenis Zat Cair Terhadap Waktu Tenggelam Silet

No

Jenis Larutan I

Waktu (detik) keII III-

1. 2. 3.

Air Air sabun mandi Air deterjen

33 -

272

Keterangan : V larutan = 1000 mL

2. Tebl 1.2. Pengaruh Luas Permukaan Terhadap Waktu Tenggelam Uang Logam

No

Uang Logam I

Waktu (detik) keII III -

1. 2.

Rp 100,00 Rp 500,00

-

Keterangan : Zat cair yang digunakan adalah air dengan volume 1000 mL.

H. Pembahasan Pada percobaan tegangan permukaan ini, kami mengambil 2 permasalahan yang menekankan pada jenis larutan dan luas permukaan yang dihubungkan dengan lama tenggelamnya suatu benda. Pada kegiatan pertama kami melakukan percobaan pengaruh jenis larutan terhadap lama tenggelamnya silet. Silet dipilih sebagai benda yang akan diujikan dengan alasan silet ringan sehingga mudah mengapung di atas permukaan zat cair. Adapun zat cair yang digunakan adalah air, air sabun mandi, dan air deterjen dengan volume ketiganya sama yaitu 1.000 mL. Waktu pengamatan sendiri dibatasi selama 5 menit. Percobaan pertama yakni silet yang diapungkan pada permukaan air. Dari 3 pengulangan didapatkan hasil bahwa silet tenggelam pada pengulangan pertama saat detik ke-33. Pada larutan air sabun mandi tidak ada silet yang tenggelam, sedangkan pada larutan air deterjen, silet tenggelam pada pengulangan ketiga saat detik ke-272. Berdasarkan tinjauan pustaka yang kami peroleh, terdapat salah satu faktor yang dapat memperkecil tegangan permukaan yaitu adanya bahan terlarut misalnya surfaktan dalam sabun atau deterjen. Bahan ini akan memperkecil tegangan permukaan. Karena tegangan yang berkurang maka benda yang mengapung dalam larutan tersebut akan cepat tenggelam. Pada kenyataan yang kami peroleh saat percobaan, justru silet lebih cepat tenggelam dalam air daripada dalam air deterjen dan sabun mandi. Hal ini ditunjukkan bahwa pada detik ke 33, silet dalam air tenggelam, pada detik ke 272 silet dalam air deterjen tenggelam sementara pada air sabun mandi silet tidak tenggelam sama sekali. Namun, dari hasil ini kami hanya dapat menarik kesimpulan yang bersifat sementara bukan simpulan yang mutlak karena waktu pengamatan yang kami tetapkan hanya 5 menit saja. Dengan demikian, batas waktu tersebut mengakibatkan kami tidak dapat mengetahui proses yang terjadi selanjutnya pada silet yang diapungkan pada zat cair. Selain itu, kemungkinan terdapat kekurangtelitian pada prosedur percobaan sehingga air dalam air justru lebih cepat tenggelam daripada dalam air deterjen misalnya teknik peletakan silet yang tidak sama ataupun air yang bergetar sehingga menyebabkan silet tenggelam lebih cepat. Maka dari itu, pada percobaan pertama ini kami hanya memperoleh hasil yang

bersifat sementara sehingga tidak dapat menggeneralisasikannya menjadi suatu simpulan yang bersifat mutlak. Percobaan yang kedua yaitu pengaruh luas permukaan terhadap lama tenggelam uang logam. Uang logam yang digunakan adalah uang logam senilai Rp 100,00 dan Rp 500,00 karena kedua uang logam tersebut memiliki luas permukaan yang berbeda sehingga dapat kita teliti pengaruhnya terhadap waktu yang dibutuhkan uang logam untuk berada pada kondisi tenggelam. Uang senilai Rp 100,00 memiliki diameter 2,4 cm dan tinggi 0,3 cm sementara uang Rp 500,00 memiliki diameter 2,7 cm dan tinggi 0,3 cm. Pada dasarnya, uang logam berbentuk tabung yang dapat dihitung luas permukaannya. Uang senilai Rp 100,00 memiliki luas permukaan yaitu : = 2. 3,14. . 2,4. (1/2 . 2,4 + 0,3) = 11,304 cm2 Sementara luas permukaan uang logam Rp 500, 00 yaitu : = 2. 3,14. . 2,7. (1/2 . 2,7 + 0,3) = 13, 9887 cm2 Zat cair yang digunakan adalah air dengan volume 1000 mL. Pemilihan permasalahan ini didasarkan bahwa uang logam dengan luas permukaan lebih kecil akan cepat tenggelam daripada yang memiliki luas permukaan lebih besar. Berat uang logam akan memberikan gaya tekan ke bawah sementara air sendiri akan memberikan gaya apung terhadap uang logam. Semakin kecil luas permukaan uang logam maka akan cepat tenggelam karena berat uang akan terkonsentrasi pada permukaan yang sempit. Selain itu, luas permukaan berbanding terbalik dengan tekanan. Maka, dengan luas permukaan yang semakin kecil, tekanan akan menjadi semakin besar dan hasil yang diharapkan yaitu uang logam dengan luas permukaan lebih kecil akan cepat tenggelam. Sebaliknya, semakin besar luas permukaan maka berat uang logam akan tersebar pada permukaannya sehingga lebih lama waktu yang dibutuhkan untuk tenggelam, selain itu tekanan terhadap air menjadi kecil akibatnya uang logam sendiri akan berada dalam kondisi mengapung yang lebih lama. Keadaan mengapung yang terjadi pada kedua uang logam tersebut dikarenakan adanya tegangan permukaan pada air. Molekul-molekul air yang terletak di permukaan agak ditekan oleh gaya berat uang logam tersebut, sehingga molekul-molekul air yang terletak di bawah memberikan gaya pemulih ke atas untuk menopang uang logam. Selain itu, molekul

air di dalam akan lebih banyak saling tarik menarik dibandingkan molekul air pada permukaan. Molekul air pada permukaan mengalami gaya ke bawah lebih besar sehingga cenderung mengerut dan membentuk luas permukaan air sekecil mungkin. Selanjutnya terbentuklah tegangan permukaan yang dapat menahan uang logam tetap mengapung di permukaan air. Hasil percobaan menunjukkan bahwa tidak ada satupun uang logam yang tenggelam kendati dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali. Salah satu penyebab yang dapat kami duga yaitu karena waktu pengamatan dibatasi selama 5 menit saja sehingga kami tidak dapat mengetahui proses yang terjadi selanjutnya pada uang logam. Sehingga, seperti halnya percobaan pertama kamipun hanya dapat menarik simpulan yang bersifat sementara. Dari kedua percobaan tersebut, kami belum dapat membuktikan hipotesis yang kami buat. Kegiatan ini baru berupa kegiatan awal saja yang selanjutnya dapat diteruskan hingga memperoleh simpulan yang dapat digeneralisasikan menjadi konsep. Dalam percobaan ini, keterampilan proses sains yang dapat diperoleh diantaranya keterampilan mengobservasi terlihat pada kemampuan mengamati proses yang terjadi pada silet dan uang logam dengan menggunakan indera penglihatan untuk melihat proses tenggelam. Selain itu termasuk di dalamnya keterampilan menghitung luas permukaan uang logam. Keterampilan proses yang lain adalah keterampilan membuat hipotesis, merencanakan percobaan,

mengendalikan variabel, dan menyusun inferensi. Untuk keterampilan membuat hipotesis belum dapat dibuktikan sepenuhnya karena desain percobaan kami bersifat sementara sehingga. Keterampilan merencanakan percobaan dibuktikan dengan adanya 2 desain percobaan yang berbeda dan keterampilan mengendalikan variabel terlihat dari hal-hal yang dibuat sama seperti volume zat cair, silet serta uang logam yang digunakan sama dalam percobaan. I. Simpulan 1. Silet dalam air lebih cepat tenggelam dibandingkan silet dalam air sabun atau air deterjen. 2. Luas permukaan tidak mempengaruhi cepatnya uang logam tenggelam.