Fisika

Tegangan Permukaan: Pengertian – Rumus dan Contoh Soal

√ Edu Passed Pass education quality & scientific checked by advisor, read our quality control guidelance for more info
  • Review Akademik by: Nur Aini, S. Pd
  • Review by: Redaksi Haloedukasi

Kita tentu pernah melihat seekor nyamuk yang dapat mengapung di atas permukaan air. “Keberhasilan” nyamuk mengapung di atas permukaan air merupakan salah satu contoh adanya tegangan permukaan.

Pengertian Tegangan Permukaan

Pengertian Secara Umum

Secara umum, yang dimaksud dengan tegangan permukaan adalah sifat tegang permukaan air. Tegangan permukaan juga memengaruhi peristiwa fisika lainnya yaitu kapilaritas.

Pengertian Menurut Para Ahli

  • Bambang Haryadi (2009) mendefinisikan tegangan permukaan sebagai kecenderungan permukaan zat cair untuk menegang sehingga tampak seperti kulit yang tegang (elastis). Tegangan permukaan didefinisikan sebagai besarnya gaya (F) yang dialami oleh tiap satuan panjang pada permukaan zat cair.
  • Dudi Indrajit (2009) mendefinisikan tegangan permukaan sebagai kecenderungan permukaan zat cair untuk berkontraksi (mengerut). Selain itu, tegangan permukaan dapat juga diartikan sebagai usaha setiap satuan luas. 
  • Setya Nurachmandani (2009) mendefinsikan tegangan permukaan sebagai gaya tiap satuan panjang.

Faktor yang memengaruhi Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan suatu zat cair sangat erat kaitannya dengan garis gaya tegang yang dimiliki permukaan zat cair tersebut. Gaya tegang ini berasal dari gaya tarik menarik antara molekul-molekul yang sejenis atau gaya tarik kohesi molekul-molekul cairan.

Dari gambar di atas, molekul A yang berada dalam suatu cairan mengalami gaya kohesi dengan molekul-molekul yang ada di sekitarnya dari segala arah. Akibatnya molekul A memiliki resultan gaya sebesar nol atau berada pada kesetimbangan.

Adapun molekul B yang berada di permukaan cairan hanya mengalami gaya kohesi dari molekul atau partikel yang berada di bawah dan di sampingnya saja.

Molekul B memiliki resultan gaya kohesi ke arah bawah yang tidak sama dengan nol.

Resultan gaya kohesi ke bawah ini akan membuat permukaan cairan sekecil-kecilnya sehingga permukaan cairan terlihat seperti menegang. Hal inilah yang disebut dengan tegangan permukaan.  

Rumus Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan diartikan sebagai besarnya gaya yang dialami oleh tiap satuan panjang pada permukaan zat cair. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :
F  = gaya (N)
l = panjang permukaan (m)
γ = koefisien tegangan permukaan (N/m)

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Sebatang kawat dibengkokkan seperti huruf U. Kemudian kawat kecil AB bermassa 0,2 gram dipasang dalam kawat tersebut. Kemudian kawat ini dicelupkan dalam lapisan sabun dan diangkat vertikal sehingga terbentang satu lapisan sabun. Kawat AB mengalami gaya tarik ke atas. Agar terjadi kesetimbangan, maka kawat kecil AB digantungkan beban bermassa 0,1 gram. Jika panjang kawat AB = 20 cm dan g = 9,8 m/s2, maka besar tegangan permukaan lapisan sabun adalah …

A. 2,94 x 10-3 N/m
B. 1,47 x 10-3 N/m
C. 2,94 x 10-2 N/m
D. 1,47 x 10-2 N/m
E. 0,735 x 10-2 N/m

Penyelesaian :

Diketahui :
mk = 0,2 gram = 0,2 x 10-3 kg
mb = 0,1 gram = 0,1 x 10-3 kg
g = 9,8 m/s2
l = 20 cm = 0,2 m

Ditanya : Tegangan permukaan lapisan sabun (γ)

Jawab :

Jadi, tegangan permukaan lapisan sabun adalah 0,735 x 10-2 N/m. Jawaban yang benar ( E ). 

2. Sebuah kawat yang panjangnya 24 cm berada di permukaan air dengan panjangnya sejajar dengan permukaan. Koefisien tegangan permukaan air adalah 0,073 N/m. Gaya tambahan di luar berat kawat yang diperlukan untuk menarik kawat adalah …

A. 5,2 x 10-2 N
B. 4,7 x 10-2 N
C. 3,9 x 10-2 N
D. 3,5 x 10-2 N
E. 3,0 x 10-2 N

Penyelesaian :

Diketahui :
l = 24 cm = 24 x 10-2 m.
γ = 0,073 N/m

Ditanya : Gaya tambahan untuk menarik kawat (F)

Jawab :

F = γ . d = γ. 2l
F = 0,073 x 2 x 24 x 10-2
F = 0,073 x 48 x 10-2
F = 3,5 x 10-2 N

Jadi, gaya tambahan untuk menarik kawat (F) adalah sebesar 3,5 x 10-2 N.  Jawaban yang benar ( D ).
Share
Tags: ilmu fisikategangan permukaan