NAMA
ANGGOTA KELOMPOK
MUH ADHAM CHALIL GAGARIN
VENIA TRI SETIARANI
BQ MARTINA UJI FITRIA
SOPIYAN SAURI HUDA
MUHAMMAD PURNAWAN
KELAS
XI IPA 2
USAHA
OLEH BEBERAPA GAYA DAN GAYA TEGANGAN PERMUKAAN
A.USAHA OLEH BEBERAPA GAYA
PENGERTIAN USAHAUsaha adalah besarnya gaya yang bekerja pada suatu benda sehingga benda tersebut mengalami perpindahan. Jika gaya dilambangkan dengan F dan perpindahan dengan s maka secara matematika Usaha dapat dituliskan menjadi
W = F.s
dimana : W = Usaha (Joule)
F = Gaya (N)
s = Perpindahan (m)
Kata – kata usaha sering dipakai dalam kehidupan sehari-hari, tapi pengertian usaha dalam kehidupan sehari-hari tidak sama persis dengan pengertian usaha dalam fisika. Tetapi jika kita menggunakan ilmu makna maka pengertiannya akan sama.
Usaha dalam kehidupan sehari – hari merupakan kegiatan yang dilakukan seseorang untuk mencukupi kebutuhan hidupnya. Bila kita perhatikan dengan seksama maka ketika orang mencari uang dia juga mengeluarkan gaya / energi dan untuk mendapatkan uang dia harus melakukan perpindahan / bergerak, dari sini maka pengertian usaha dalam kehidupan dengan di fisika hampir sama.
Selain pengertian di atas jika dihubungkan dengan energi maka Usaha dapat didefinisikan sebagai Besarnya perubahan energi yang digunakan, sehingga selain persamaan diatas Usaha juga dapat dirumuskan :
W = ΔE
Sedangkan Energi itu ada bermacam - macam. Sebagai contoh energi potensial, kinetik, dan mekanik. Sehingga Usaha juga dapat dihitung dengan menggunakan perubahan energi potensial, kinetik atau mekanik.
USAHA OLEH
Persamaan diatas (W = F.s) itu hanya berlaku jika gaya yang berkerja segaris dan searah dengan perpindahan. Jika gaya yang bekerja membentuk sudut terhadap perpindahan maka persamaan tersebut tidak dapat digunakan. Akan dapat digunakan jika kita menambahkan cos θ dalam persamaan tersebut. Dimana θ adalah besar sudut antara gaya terhadap perpindahan.
Hasil akhir persamaannya menjadi :
W = Fcos θ.s
Perhatikan gambar di bawah ini
USAHA BERNILAI NOL (TIDAK MELAKUKAN USAHA)
Tidak semua gaya yang sudah bekerja dikatakan melalukan usaha atau semua benda yang berpindah telah dikenai usaha. Untuk lebih jelasnya mari kita bahas, berikut ini peristiwa yang usahanya bernilai nol
- Gaya penyebab
ada tetapi tidak ada perpindahan. F tidak sama dengan nol dan s sama
dengan nol, contohnya adalah ketika kita mendorong tembok. Walaupun kita
sudah mengeluarkan gaya tetapi tembok tidak berpindah maka kita dikatakan
tidak melakukan usaha.
- Gaya penyebab
tidak ada tetapi terjadi perpindahan. Contohnya adalah ketika kita bermain
sky dan kita sedang ber GLB maka resultan gayanya sama dengan nol tetapi
kita mengalami perpindahan. Kejadian ini juga tergolong usaha bernilai nol
atau kita dikatakan tidak melakukan usaha.
- Gaya dan
perpindahan membentuk sudut 90 derajat. Contohnya ketika kita menenteng
tas dan berjalan maju, sudut yang dibentuk gaya penyebab dengan
perpindahan yang dihasilkan adalah 90 derajat. Jika kita masukkan kedalam
persamaan gaya yang membentuk sudut maka akan kita peroleh hasil Usaha
sama dengan nol atau kita dikatakan tidak melakukan usaha.
B. GAYA TEGANGAN PERMUKAAN
Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan adalah gaya yang diakibatkan
oleh suatu benda yang bekerja pada permukaan zat cair
sepanjang permukaan yang menyentuh benda itu. Apabila F = gaya (newton) dan L =
panjang (m), maka tegangan-permukaan, S dapat ditulis sebagai S = F/L. tegangan
permukaan dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air.
Molekul cairan biasanya
saling tarik menarik. Di bagian dalam cairan, setiap molekul cairan
dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya; tetapi di permukaan
cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di bawah. Di bagian
atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan saling tarik
menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya nol pada
molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan yang
terletak dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping dan
bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang berarah ke
bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan yang
terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan menyusut
sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada permukaan
seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis. Fenomena ini kita kenal
dengan istilah Tegangan Permukaan.
Untuk membantu
menurunkan persamaan tegangan permukaan, mari tinjau sebuah kawat yang
dibengkokkan membentuk huruf U. Sebuah kawat lain yang berbentuk lurus
dikaitkan pada kedua kaki kawat U, di mana kawat lurus tersebut
bisa digerakkan (lihat gambar di
bawah).
Jika kawat ini
dimasukan ke dalam larutan sabun, maka setelah dikeluarkan akan terbentuk
lapisan air sabun pada permukaan kawat tersebut. Mirip seperti ketika bermain
gelembung sabun. Karena kawat lurus bisa digerakkan dan massanya tidak terlalu
besar, maka lapisan air sabun akan memberikan gaya tegangan permukaan pada
kawat lurus sehingga kawat lurus bergerak ke atas (perhatikan arah panah). Untuk mempertahankan kawat lurus tidak
bergerak (kawat berada dalam kesetimbangan), maka diperlukan gaya total yang
arahnya ke bawah, di mana besarnya gaya total adalah F = w + T. Dalam
kesetimbangan, F = gaya tegangan permukaan yang dikerjakan oleh lapisan air
sabun pada kawat lurus.
Misalkan panjang
kawat lurus adalah l. Karena lapisan air sabun yang menyentuh kawat lurus
memiliki dua permukaan, maka gaya tegangan permukaan yang ditimbulkan oleh
lapisan air sabun bekerja sepanjang 2l. Tegangan
permukaan pada lapisan sabun merupakan
perbandingan antara Gaya
Tegangan Permukaan (F) dengan panjang permukaan di mana gaya bekerja
(d). Untuk kasus ini, panjang permukaan adalah 2l. Secara matematis, ditulis :
Karena tegangan
permukaan merupakan perbandingan antara Gaya
tegangan permukaan dengan Satuan
panjang, maka satuan tegangan
permukaan adalah Newton per meter (N/m) atau dyne per centimeter (dyn/cm).
1 dyn/cm = 10-3
N/m = 1 mN/m
Tegangan permukaan
juga bisa diterapkan dalam kehidupan sehari-hari, misalnya mencuci. Agar
pakaian yang kita cuci benar-benar bersih maka air harus melewati celah yang
sangat sempit pada serat pakaian. Untuk itu diperlukan penambahan luas
permukaan air.Hal ini sangat sukar dilakukan karena adanya tegangan permukaan.
Sehingga nilai tegangan permukaan air harus diturunkan dahulu. Kita bisa
menurunkan tegangan permukaan dengan cara menggunakan air panas. Makin tinggi
suhu air, maka baik karena semakin tinggi suhu air, semakin kecil tegangan
permukaan.
Alternatif lainnya
adalah menggunakan sabun. Pada suhu 20 oC, nilai Tegangan Permukaan
air sabun adalah 25,00 mN/m. Pada 100 oC, nilai tegangan permukaan
air panas = 58,90. Pada suhu 20 oC, nilai tegangan permukaan air
sabun adalah 25,00 mN/m. Lebih menguntungkan pakai sabun… airnya juga tidak
panas. Jangan heran kalau sabun sangat laris di pasar. Bukan cuma pakaian, tapi
tubuh kita juga.
WASSALAM
Tidak ada komentar:
Posting Komentar