Friday, May 5, 2017
BAB I
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Zat cair
memiliki tegangan permukaan yang berbeda-beda antara zat cair satu dengan
lainnya. Dalam percobaan ini digunakan empat macam fluida untuk membuktikan hal
tersebut.
1.2 Tujuan percobaan
Tujuan dari
percobaan ini adalah untuk menentukan tegangan permukaan dari berbagai cairan
antara lain : air, minyak tanah, alkohol dan olie.
1.3 Permasalahan
Permasalahan
yang mungkin timbul dalam percobaan ini adalah ketelitian dalam melihat benda
pada saat mencapai keadaan maksimum, bisa saja salah. Selain itu ketelitian
dalam membaca neraca pegas juga kemungkinan dapat terjadi kesalahan.
1.4 Sistimatika laporan
Laporan ini
dimulai dengan abstrak, kemudian dilanjutkan dengan daftar isi, daftar gambar,
daftar tabel, dan daftar grafik. Bab I berisi tentang pendahuluan, yaitu latar
belakang, tujuan percobaan, permasalahan dan sistimatika laporan. Bab II adalah
dasar teori, sedangkan Bab III adalah tentang peralatan dan cara kerja.
Analisis data dan pembahasan diletakkan pada Bab III, sedangkan kesimpulan pada
Bab IV. Terakhir adalah daftar pustaka dan kesimpulan.
BAB II
DASAR TEORI
Keluarnya
cairan perlahan-lahan dari penetes obat bukanlah seperti arus yang tidak
putus-putus, melainkan setetes demi setetes. Sebatang jarum, jika diletakkan di
atas permukaan air, akan membuat lekukan kecil pada permukaan air itu dan tidak
akan tenggelam, biarpun rapat massanya sepuluh kali rapat massa air.
Bila sebuah
pipa gelas bersih berlubang kecil dicelupkan ke dalam air, maka air akan naik
di dalam pipa, tetapi jika dicelupkan ke dalam raksa, raksa ini akan tertekan
ke bawah. Fenomena-fenomena ini dan banyak lainnya yang sama sifatnya,
berhubungan dengan adanya permukaan batas antara suatu zat cair dengan zat cair
lainnya.
Semua fenomena
permukaan menunjukkan bahwa permukaan zat cair dapat dianggap sebagai dalam
teregang, demikian rupa sehingga kalau ditinjau 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 itu dan tegak lurus terhadap garis tadi
Efek demikian dapat diperlihatkan
dengan alat sederhana seperti pada gambar berikut:
Gelang kawat |
|||||||
 |
|||||||
 |
|||||||
 |
|||||||
Benang
Gambar 1.1 Gambar 1.2
Pada sebuah gelang kawat yang berdiameter beberapa
inchi, diikatkan sebuah jerat dari benang seperti terlihat pada gambar. Kalau
benang beserta jerat itu dicelupkan ke dalam air sabun lalu diangkat kembali,
maka terbentuklah selaput tipis zat cair, sedangkan jerat “terapung” dengan
bebas di dalamnya, seperti pada gambar 1.1.
Jika
selaput di dalam jerat ditusuk hingga pecah, maka benang segera berubah
bentuknya menjadi lingkaran seperti pada gambar 1.2, seolah-olah permukaan zat
cair itu menarik keluar secara radial terhadap jerat tadi (dilukiskan oleh
anak-anak panah). Agaknya gaya tarik ini juga sudah bekerja sebelum selaput
dipecahkan, tetapi karena pada kedua belah sisi benang terdapat selaput, maka
gaya netto yang dilakukan oleh selaput pada benang ketika itu sama dengan nol.
Alat lain
yang serba sederhana untuk memperlihatkan efek permukaan dilukiskan pada gambar
berikut.
 |
|||
 |
|||
Gambar 1.3
Sepotong kawat dibengkokkan menjadi
berbentuk U dan sepotong lagi digunakan sebagai peluncur. Jika kerangka ini
dicelupkan ke dalam larutan sabun lalu diangkat kembali, kawat peluncur itu
(jika beratnya w1 tidak terlalu besar) dengan cepat tertarik ke
atas.
Peluncur
ini dapat disetimbangkan dengan menambahkan beban w2. Ternyata gaya
F = w1 + w2 dapat menahan peluncur dalam sembarang
posisi, berapapun luas selaput, asal saja suhu selaput konstan. Ini amat
berlainan dengan sifat elastik lembaran karet, yang mana gaya tersebut akan
menjadi lebih besar kalau lembaran itu ditarik.
Walaupun
selaput sabun seperti pada gambar 1.3 itu sangat tipis, namun tebalnya masih
jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran satu molekul. Jadi, masih dianggap
sebagai bagian dari zat cair itu sebagai keseluruhan yang dibatasi oleh dua
lapisan permukaan yang tebalnya beberapa molekul.
Jika kawat
peluncur pada gambar 1.3 ditarik ke bawah sehingga luas selaput bertambah, maka
molekul yang tadinya berada di dalam kumpulan zat cair akan masuk ke dalam
lapisan permukaan. Artinya, lapisan ini tidak “teregang” seperti teregangnya
selembar karet, melainkan bertambah luasnya itu ialah karena molekul-molekul
yang berpindah dari dalam kumpulan zat cair tadi.
Andaikan l
adalah panjang kawat peluncur. Karena selaput mempunyai dua permukaan, total
panjang permukaan dimana gaya permukaan itu bekerja ialah 2l. Tegangan
permukaan (g) di dalam
selaput didefinisikan sebagai perbandingan gaya permukaan terhadap panjang
permukaan (tegak lurus pada gaya) yang dipengaruhi oleh gaya itu.
Jadi dalam hal ini,
g = F
2 l
Dalam
sistem cgs, tegangan permukaan dinyatakan dengan dyne per sentimenter.
Cara lain
untuk memperlihatkan gaya permukaan ialah dengan alat seperti pada gambar
berikut, yang banyak digunakan untuk mengukur tegangan permukaan.
F |
Gambar 1.4
Kawat
berbentuk lingkaran dengan kelilingnya l diangkat dari segumpal zat cair. Gaya
tambahan F yang diperlukan untuk mengimbangi gaya permukaan 2 g l yang ditimbulkan selaput
permukaan pada tiap sisi diukur atas dasar pertambahan panjang sebuah pegas
halus atau atas dasar puntiran sepotong kawat puntir. Dengan demikian tegangan
permukaan (g)
ditentukan berdasarkan :
g = F
2 l
Selain itu
tegangan permukaan dapat pula didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk
menciptakan suatu permukaan baru.
g = usaha = DW = F DS = F (Newton/m2)
luas
DA l
DS l
dimana: F = gaya tarik
l = panjang cairan yang kena
permukaan
Dalam
percobaan ini yang digunakan adalah cincin aluminium berjari-jari r, seperti
pada gambar 1.5 (hal. 5). Karena cincin punya 2 permukaan (luar dan dalam) maka
:
l = 2 p d
d = diameter cincin
Jadi, g = D F
2 p d
BAB III
PERALATAN DAN CARA KERJA
3.1 Peralatan
Untuk
percobaan ini dibutuhkan peralatan:
1. 1 buah stand base dengan panjang sisi 28 cm
2. 2 buah batang besi dengan panjang 25 cm dan 50
cm.
3. 1 set spring balance dengan skala Newton /
mili Newton
4. 1 buah laboratory stand (dongkrak)
5. 1 buah cincin aluminium
3.2 Cara kerja
1. Peralatan disusun seperti
gambar berikut
 |
Gambar 1.5
2.
Gelas diisi dengan cairan yang akan dicari tegangan
permukaannya.
3.
Skrup penyangga diputar hingga gelas ukur yang berisi
cairan naik dan cincinnya tenggelam dalam cairan.
4.
Gelas ukur diturunkan dengan jalan memutar skrup
penyangga hinga dicapai keadaan maksimum dan tegangan permukaan terbaca pada
neraca pegas.
5.
Cairan yang dicari tegangan permukaannya adalah air,
minyak tanah, alkohol dan olie.
6.
Masing-masing cairan dilakukan 5 kali percobaan.
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisis data
Ralat pengukuran
Dari hasil pengukuran yang
berulang, didapatkan besar gaya yang berbeda. Oleh karena itu perlu adanya
ralat kebetulan.
Ralat D
F Aquades
|
No.
|
D F (mN)
|
_
D F - D F
|
_
(D F -
D F)2
|
|
1.
|
59
|
0.5
|
0.25
|
|
2.
|
60
|
-0.5
|
0.25
|
|
3.
|
59.5
|
0
|
0
|
|
4.
|
60
|
-0.5
|
0.25
|
|
5.
|
59
|
0.5
|
0.25
|
|
_
D F = 59.5
|
_
S (D F - D F) 2 = 1
|
||
Tabel 1.1
Ralat mutlak:
_
å (D F - D F) 2 1/2
D =
n ( n - 1)
= 1 1/2
20
= 0.2
Ralat
nisbi: I = D / D
F x 100 %
= 0.2
x 100 %
59.5
= 0.34 %
Keseksamaan: K
= 100 % - I
=
100 % - 0.34 %
K = 99.66 %
Ralat D
F alkohol 70 %
|
No.
|
D F (mN)
|
_
D F - D F
|
_
(D F -
D F)2
|
|
1.
|
57
|
0.7
|
0.49
|
|
2.
|
57.5
|
0.2
|
0.04
|
|
3.
|
58.5
|
-0.8
|
0.64
|
|
4.
|
58
|
-0.3
|
0.09
|
|
5.
|
57.5
|
0.2
|
0.04
|
|
_
D F = 57.7
|
_
S (D F - D F) 2 = 1.3
|
||
Tabel 1.2
Ralat mutlak:
_
å (D F - D F) 2 1/2 D =
n ( n - 1)
= 1.3 1/2
20
=
0.065
= 0.3
|
Ralat
nisbi: I = D / D
F x 100 %
= 0.3
x 100 %
57.7
= 0.52 %
Keseksamaan: K
= 100 % - I
=
100 % - 0.52 %
K
= 99.48 %
Ralat D
F minyak tanah
|
No.
|
D F (mN)
|
_
D F - D F
|
_
(D F -
D F)2
|
|
1.
|
56
|
0.8
|
0.64
|
|
2.
|
57
|
-0.2
|
0.04
|
|
3.
|
56.5
|
0.3
|
0.09
|
|
4.
|
57
|
-0.2
|
0.04
|
|
5.
|
57.5
|
-0.7
|
0.49
|
|
_
D F = 56.8
|
_
S (D F - D F) 2 = 1.3
|
||
Tabel 1.3
Ralat mutlak:
_ å (D F - D F) 2 1/2 D =
n ( n - 1)
= 1.3 1/2
20
=
0.065
= 0.3
|
Ralat
nisbi: I = D / D
F x 100 %
= 0.3
x 100 %
56.8
= 0.53 %
Keseksamaan: K
= 100 % - I
=
100 % - 0.53 %
K
= 99.47 %
Ralat D
F Olie SAE 30
|
No.
|
D F (mN)
|
_
D F - D F
|
_
(D F -
D F)2
|
|
1.
|
63.2
|
-1.26
|
1.5876
|
|
2.
|
61
|
0.94
|
0.8836
|
|
3.
|
61.5
|
0.44
|
0.1936
|
|
4.
|
63
|
-1.06
|
1.1236
|
|
5.
|
61
|
0.94
|
0.8836
|
|
_
D F = 61.94
|
_
S (D F - D F) 2 =
4.672
|
||
Tabel 1.4
Ralat mutlak:
_ å (D F - D F) 2 1/2 D =
n ( n - 1)
= 4.672 1/2
20
= 0.2336
= 0.5
|
Ralat
nisbi: I = D / D F x 100 %
= 0.5
x 100 %
61.94
= 0.81 %
Keseksamaan: K
= 100 % - I
=
100 % - 0.81 %
K
= 99.19 %
Dari hasil
di atas dapat diambil rata-rata D F dari masing-masing zat cair untuk dicari besarnya tegangan permukan, yaitu dengan
menggunakan persamaan :
g = D F
l
Karena pada
percobaan ini benda yang digunakan adalah cincin, maka persamaan tersebut
menjadi
g = D F
2 p d
Satuan yang
digunakan pada percobaan di atas adalah mN, karena itu perlu dirubah menjadi
Newton. Demikian juga diamater cincin yang digunakan adalah 0,06 m.
Tegangan
permukaan aquades :
g = D F
2 p d
=
0,0595
2 . 3,14 . 0,06
= 0,0595
0,3768
= 0,157909 (Newton/m2)
Tegangan
permukaan alkohol 70 %:
g = D F
2 p d
=
0,0577
2 . 3,14 . 0,06
= 0,0577
0,3768
= 0,153132 (Newton/m2)
Tegangan
permukaan minyak tanah :
g = D F
2 p d
=
0,0568
2 . 3,14 . 0,06
= 0,0568
0,3768
= 0,150743 (Newton/m2)
Tegangan
permukaan olie SAE 30 :
g = D F
2 p d
=
0,06194
2 . 3,14 . 0,06
= 0,06194
0,3768
= 0,164384 (Newton/m2)
 |
Dari hasil gaya dan tegangan permukaan yang dapat dibuat grafik linear sebagai berikut :
Grafik
1.1
4.2 Pembahasan
Apabila
terjadi perbedaan pada tiap pengukuran
gaya untuk cairan yang sama, hal ini kemungkinan disebabkan karena neraca pegas
yang digunakan berubah kepegasannya setelah digunakan kesekian kalinya. Untuk
itu tiap cairan diambil rata-rata gayanya baru kemudian dihitung tegangan
permukaannya. Kemungkinan lainnya adalah ketelitian dalam menentukan keadaan
maksimum pada saat memutar dongkrak dan melihat neraca pegas, sangat mungkin
terjadi kesalahan.
Pada
percobaan ini benda yang digunakan untuk mencari tegangan permukaan cairan
adalah cincin logam yang memiliki dua permukaan. Karena itu rumus l yang
digunakan adalah 2 p d dan
rumus A adalah p r2.
Apabila benda yang digunakan berupa kotak dengan 2 permukaan maka rumus l yang
digunakan adalah 4p + 4l, dan rumus A adalah p.l.
BAB V
KESIMPULAN
Dari hasil
analisa data percobaan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
*
Besar tegangan permukaan aquades adalah 0,157909 (Newton/m2)
Besar tegangan permukaan alkohol 70 % adalah 0,153132 (Newton/m2)
Besar tegangan permukaan minyak tanah adalah 0,150743 (Newton/m2)
Besar tegangan permukaan olie SAE 30 adalah 0,164384 (Newton/m2)
Minyak tanah
mempunyai tegangan permukaan terkecil
Olie SAE 30
mempunyai tegangan permukaan terbesar
ABSTRAK
Sebatang jarum, jika diletakkan di atas permukaan air, akan
membuat lekukan kecil pada permukaan air itu dan tidak akan tenggelam, biarpun
rapat massanya sepuluh kali rapat massa air. Hal ini disebabkan karena
permukaan air memiliki tegangan permukaan.
Tegangan
permukaan adalah usaha yang diperlukan untuk menciptakan suatu permukaan baru.
Masing-masing zat cair memiliki tegangan permukaan yang berbeda-beda. Demikian
pula cara mencari besar tegangan permukaan ada berbagai macam. Pada percobaan
ini digunakan cara yang sering dipakai.
DAFTAR ISI
1.
Abstrak ............................................................................................ (
i )
2.
Daftar isi ...................................................................................... (
ii )
3.
Daftar gambar ................................................................................
(
iii )
4.
Daftar tabel ..................................................................................... (
iv )
5.
Daftar grafik ................................................................................ (
v )
6. BAB I
Pendahuluan ..................................................................... 1
1.1
Latar belakang ........................................................................ 1
1.2 Tujuan
percobaan ................................................................... 1
1.3 Permasalahan ......................................................................... 1 1.4 Sistimatika laporan .................................................................. 1
7. BAB II
Dasar Teori ................................................................... 2
8. BAB III
Peralatan dan cara kerja ..................................................... 5
3.1 Peralatan ................................................................................. 5
3.2 Cara
kerja ............................................................................... 5
9. BAB IV
Analisis data dan pembahasan ........................................... 6
4.1 Analisis
data ............................................................................ 6
4.2 Pembahasan ............................................................................ 11
10. BAB V
Kesimpulan ...................................................................... 12
11. Daftar Pustaka .............................................................................. (
iv )
12. Lampiran
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar alat pembukti efek permukaan dengan benang dan jerat sebelum
diangkat dari air sabun
Gambar 1.1 ......................................................................................... 2
2.
Gambar alat pembukti efek permukaan dengan benang dan
jerat ketika diangkat dari air sabun
Gambar 1.2 ......................................................................................... 2
3.
Gambar alat pembukti efek permukaan dengan kawat
peluncur dan beban ringan
Gambar 1.3 ......................................................................................... 3
4.
Gambar alat pembukti efek permukaan dengan kawat
berbentuk lingkaran
Gambar 1.4 ......................................................................................... 4
5.
Gambar alat percobaan
Gambar 1.5 ......................................................................................... 5
DAFTAR
TABEL
Tabel 1.1 .............................................................................................. 6
Tabel 1.2 .............................................................................................. 7
Tabel 1.3 .............................................................................................. 8
Tabel 1.4 .............................................................................................. 9
DAFTAR
GRAFIK
1. Grafik gaya
sebagai fungsi tegangan
Grafik 1.1 ............................................................................................. 11
DAFTAR
PUSTAKA
1. Dosen -
dosen Fisika, Fisika I, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
2. Sears.
Zemansky, Fisika Untuk Universitas 1, Yayasan Dana Buku Indonesia, Jakarta-New
York.
3. Dosen -
dosen Fisika, Petunjuk Praktikum Fisika Dasar, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
0 comments:
Post a Comment
SIlahkan berkomentar, mari berdiskusi. Untuk bantuan atau permintaan bisa email kami. Semoga bermanfaat :)