MAKALAH FISIKA UNTUK BIOLOGI
“Fenomena Tegangan Permukaan pada
Hewan”
Disusun untuk Memenuhi Tugas pada Mata Kuliah Fisika
untuk Biologi
Dosen Pembimbing : Dr. Parno M. Si
Disusun oleh :
Vedawati Prameswari (210342606027)
PROGRAM STUDI S1 BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
2021/2022
KATA
PENGANTAR
Puji
syukur dipanjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, karena dengan rahmat dan
hidayahnya laporan yang berjudul “Fenomena
Tegangan Permukaan pada Hewan” dapat diselesaikan dengan baikm dan tepat
pada waktunya. Penyusunan makalah ini dapat terselesaikan dengan baik dan tepat
waktu berkat kerjasama yang baik dengan dosen pengajar, dari para tim dan teman
– teman sekalian. Untuk itu saya mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak –
pihak yang bersangkutan. Makalah ini saya susun untuk memenuhi tugas pada mata
kuliah Fisika untuk Biologi pada program studi S1 Biologi.
Saya menyadari bahwa dalam pembuatan makalah
ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak kekurangan. Untuk itu saya
mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak, baik dari dosen pengajar dan
dari teman – teman sekalian, agar saya dapat membuat makalah dengan baik lagi
untuk kedepannya. Akhir penulisan ini saya berharap semoga apa yang telah saya
dan kelompok saya sajikan ini dapat dipahami dan diambil manfaatnya untuk
pengembangan ilmu pengetahuan.
Sidoarjo, 12 Oktober 2021
Penulis
Vedawati
Prameswari
DAFTAR
ISI
KATA PENGANTAR................................................................................................2
DAFTAR ISI...............................................................................................................3
BAB I...........................................................................................................................4
1.1 Latar Belakang.................................................................................................4
1.2 Rumusan Masalah............................................................................................4
1.3 Tujuan .............................................................................................................4
BAB II..........................................................................................................................5
A.
Pengertian.........................................................................................................5
B.
Fenomena
di Bidang Biologi............................................................................6
C.
Penerapan
Teknologi di bidang
Biologi............................................................6
D.
Contoh
Soal dan Penyelesaiannya.....................................................................7
E.
Permasalahan
Kontekstual serta
Solusinya.......................................................8
F.
Artikel
yang Bersangkutan................................................................................8
BAB III.........................................................................................................................9
3.1 Kesimpulan.......................................................................................................9
3.2 Saran.................................................................................................................9
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................10
G.
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Sains merupakan ilmu yang mempelajari tentang alam dan
sekitarnya. Sains ini memiliki beberapa cabang ilmu seperti biologi dan fisika.
Ilmu biologi merupakan ilmu yang mempelajari segala hal yang berhubungan dengan
mahkluk hidup. Yang mana pembahasan ilmu biologi ini berkaitan dengan
pembentukan mahkluk hidup dan lingkungannya.
Biologi merupakan salah satu ilmu yang
ikut menentukan kemajuan dan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi,
dengan memperlajari ilmu biologi kita akan mempunyai kemampuan berpikir logis
dan kreatif dalam memecahkan masalah. Ilmu biologi dalam kehidupan manusia ini
digunakan untuk membantu manusia dalam mengenal dirinya sebagai organisme.
Selain itu ilmu biologi ini berkaitan
dengan ilmu fisika, yang mana ilmu fisika berkaitan dengan penemuan dan
pemahaman mendasar tentang hukum yang menggerakkan materi, energi, ruang dan
waktu. Ilmu fisika terbagi atas beberapa bidang, hukum fisika berlaku
universal. Selain itu konsep dasar fisika tidak saja mendukung perkembangan
fisika sendiri, tetapi juga berkembang dalam ilmu lain dan teknologi.
1.2 Rumusan
Masalah
1. Apa pengertian dari tegangan permukaan ?
2. Apa saja fenomena tegangan permukaan dalam biologi?
3. Bagaimana penerapan teknologi dalam bidang biologi?
4. Apa contoh soal tegangan permukaan dan penjelasannya?
5. Bagaimana konteks permasalahan yang berkaitan dengan
tegangan permukaan?
6. Bagaimana solusi dan desain miniatur teknologi untuk
menyelesaikan permasalahan kontekstual?
7. Apakah ada contoh artikel yang sesuai dengan permasalahan
kontekstual tegangan permukaan?
1.3 Tujuan
1.
Mengetahui
pengertian dari tegangan permukaan
2.
Memahami
fenomena dalam bidang biologi
3.
Mengerti
penerapan teknologi di bidang biologi
4.
Memahami
tegangan permukaan dari contoh soal dan penjelasannya
5.
Mengerti
masalah kontekstual yang berkaitan dengan tegangan permukaan
6.
Mengetahui
solusi dan desain miniatur teknologi dari permasalahan kontekstual
7.
Mengetahui
artikel yang sesuai dengan permasalahan kontekstual pada tegangan permukaan
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian
Tegangan permukaan adalah gaya atau
tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dengan benda
dalam kodisi tegang. Hal ini disebabkan karena gaya tarik yang tidak seimbang
pada cairan. Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada
zat cair (fluida) yang berada dalam
kondisi diam (statis).
Tegangan permukaan terjadi karena
permukaan zat cair cenderung untuk menegang. Sehingga permukaannya terlihat
seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi karena adanya gaya kohesi antar
molekul. Seperti contoh pemanasan susu, yang mana setelah pemanasan terdapat
endapan selaput tipis diatas permukaan. Selaput tipis tersebut disebabkan
karena adanya lemak dalam susu.
Hal ini
dikarenakan lemak yang berada pada susu tidak dapat larut, akibatnya densitas
lemak yang lebih rendah daripada air mengakibatkan adanya lapisan terbentuk
diatas permukaan susu. Tegangan permukaan suatu zat cair adalah gaya persatuan
panjang yang dikenakan oleh permukaan suatu zat cair pada setiap garis tertentu
di permukaan itu.
Tegangan permukaan (gama) dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukaan tempat gaya tersebut bekerja. Sehingga dapat dirumuskan sebagai
γ = F/d atau γ = F/2l
Keterangan:
· F = Gaya (N)
· γ = Tegangan Permukaan (Nm)
· d = Panjang Permukaan (m)
Seacara matematika γ = F/d atau γ = F/2l. Gaya itu terletak pada permukaan dan tegak lurus pada garis itu. Tegangan permukaan terarah sedemikian sehingga menyusutkan permukaan yang mengakibatkan luas permukaan suatu zat cair menjadi sekecil mungkin. Gejala yang memanfaatkan tegangan permukaan adalah (a) serangga berjalan di atas air, (b) binatang air yang kecil, seperti planaria dan larva nyamuk, menggantung pada permukaan air, dan (c) perubahan tegangan permukaan pada alveolus saat terjadi pertukaran oksigen dan karbondioksida.
B. Fenomena di Bidang Biologi
Salah satu fenomena yang dapar dijumpai yakni pada hewan.
Dimana serangga berjalan dipermukaan air. Serangga merupakan hewan yang beruas
yang mana mempunyai tingkat adaptasi yang tinggi. Serangga merupakan kelompok
hewan yang melimpah dibandingkan dengan lainnya.
Hal ini
dikaitkan dengan kemampuan adaptadi serangga yang relatif tinggi. Kebanyakan
serangga ini memiliki ukuran yang relatif kecil, sehingga memungkinkan serangga
hidup pada tempat – tempat yang tidak dapat ditempati oleh hewan lainnya.
Serangga memiliki berat badan seperti water
strider yang ringan. Karena itu lah, serangga dapat berjalan diatas
permukaan air tanpa tenggelam.
Hal ini disebabkan karena tekanan
yang keluar dari kaki serangga lebih rendah dari tegangan permukaan air.
Sehingga kaki serangga tidak “mematahkan” selaput dari air yang tarik – menarik
itu. Kaki serangga ini berjarak sangat lebar antara satu sama lainnya.
Karena adanya hal itu serangga tidak
tenggelam di dalam air, melainkan hanya membuat titik diatas selaput permukaan
air yang merenggang. Kaki water strider
yang dimiliki serangga memiliki rambut yang didalamnya memiliki lapisan lilin,
sehingga pada bagian kaki serangga ini bisa disebut anti air.
Pada kaki serangga membuat depresi
lingkaran kecil pada permukaan air. Tegangan permukaan mengenakan gaya – gaya
pada semua sektor, yang mana setiap gaya bertindak pada potongan kecil dengan
panjang s. Masing – masing besarannya γs. Resultan komponen mendatar gaya
ini adalah nol karena semua saling berlawanan. Jadi resultan gaya hanya ke arah
vertikal ke atas yang berkerja sepanjang tepian lingkaran s=2ᴨr sehingga F=γtegaks=2ᴨr
γ cos ѳ. Gaya inilah yang menyangga kaki serangga.
Water strider biasanya meluncur
diatas permukaan air dengan mengayunkan kaki serangga pada bagian tengah ke
bagian belakang, seperti mendayung perahu. Selain bisa digunakan berdiri diatas
permukaan air dan berjalan dengan mudah, serangga juga bisa makan diatas
permukaan air.
C. Penerapan Teknologi di Bidang Biologi
Contoh penerapan teknologi dalam bidang teknologi yang
melibatkan tegangan permukaan yakni penggunaan alat kruss force tensiometer. Pentingnya tegangan permukaan ini
sangat bermanfaat dalam bidang industri seperti pembuatan kosmetik, pembuatan
obat, kuliatas deterjen dan juga bermanfaat dalam pengolahan industri minyak
mentah.
Kruss force tensiometer – K100
merupakan alat yang digunakan untuk mengukur tegangan permukaan. Alat ini
memiliki kemampuan pengukur surface tension dan interfacial tension, critical
micelle concentration CMC dan contact angle pada padatan. Yang mana surface tension merupakan kejadian
tarik – menarik antara molekul di suatu permukaan air.
Metode pengukuran yang digunakan
alat ini berdasarkan pengukuran gaya yang terjadi pada saat membasahi probe
pengukur. K100 menggunakan sensor khusus yang mana resolusi yang diakibatkan
tinggi. Sehingga menghasilkan nilai dengan akurasi sebesar 0,001 micro newton.
Tegangan pemukaan antara muka terkecil dapat diukur untuk memastikan keakuratan
perngukuran menggunakan Du Nouy Ring dan Wilhemy Plate.
K100 ini memiliki sampel chamber
yang besar dan dilapisi dengan stainless steel. Tempat sampel ini dilengkapi
dengan pintu kaca, yang mana berfungsi melindungi pengukuran dari gangguan yang
disebabkan oleh angin.
B.
Contoh Soal dan Penyelesaian
1.
Sebuah
pipa kapiler dengan jari-jari (1 mm) dimasukkan kedalam air secara vertikal.
Air memiliki massa jenis (1 g/cm²) dan tegangan permukaan (1 N/m). Jika, sudut
kontaknya (60 derajat) dan percepatan gravitasinya (10 m/s²). Maka hitunglah
besar kenaikkan permukaan air pada dinding pipa kapiler tersebut.
Diketahui
:
R =
1mm = 1 x 10⁻³ m
ρ =
1 g/cm² = 100 kg/m³
γ =
1 N/m
O =
60 derajat
g =
10 m/s²
Ditanya:
h….?
Jawab:
h =
(2 γ cosO) / (ρ.g.R)
h =
(2 x cos 60) / (1000 x-10 x 10⁻³)
h =
1/10 = 0,1 m = 10 cm
Jadi,
permukaan air pada pipa kapiler naik setinggi 10 cm
2.
Sebatang
kawat dibengkokkan seperti huruf U. Kemudian, kawat kecil PQ yang bermassa 0,2
gram dipasang dalam kawat tersebut. Setelah itu, kawat tersebut dicelupkan
kedalam cairan sabun dan diangkat vertikal, jadi ada lapisan tipis sabun
diantara kawat tersebut. Saat ditarik keatas, kawat kecil mengalami gaya tarik
keatas oleh lapisan sabun. Agar terjadi keseimbangan, maka kawat kecil PQ
digantungkan benda dengan massa 0,1 gram. Jika panjang kawat PQ = 10 cm dan
nilai gravitasi 9,8 m/s². Maka berapakah tegangan sabun tersebut?
Diketahui:
Massa
kawat = 0,2 gram = 2 x 10-4 kg
Panjang
kawat = 10 cm = 10⁻¹ m
Massa
benda = 0,1 gram = 1 x 10-4 kg
gravitasi
(g) = 9,8 m/s²
Ditanya:
Tegangan permukaan lapisan sabun?
Jawab:
F =
m . g
F =
2 x 10⁻4 kg . 9,8 m/s²
F=
2,94 x 10⁻³ N
γ =
F/d
γ =
F/2L
γ =
2,94 x 10⁻³ / 2 x 10⁻¹
γ =
1,47 x 10⁻² N/m
Jadi,
besarnya tegangan permukaan adalah 1,47 x 10⁻² N/m
C.
Permasalahan Kontekstual serta Solusi
Penggunaan sensor Linier Variable Differential Transformer (LVDT) adalah suatu alat sensor yang bekerja berdasarkan prinsip kerja trafo diferensial dengan gandengan variabel antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini dikemukakan oleh Schacvits pada tahun 1940.
LVDT adalah sebuah perangkat yang
biasa digunakan untuk mengukur perpindahan linier. Intinya adalah batang baja
permeabilitas magnet yang tinggi dan lebih kecil dengan diameter lubang
internal perakitan kumparan, sehingga kita dapat memasang batang dan memastikan
bahwa tidak ada kontak yang dibuat dengan perakitan koil. Dengan demikian
batang dapat bergerak maju dan mundur tanpa adanya gesekan.
Prinsip kerja ini didasarkan pada
transformator diferensial dengan kopling variabel antara kumparan primer dan
kumparan sekunder. Kopling magnetik antara kumparan tergantung pada jenis bahan
magnetik dan tergantung pada posisi inti magnetik bergerak yang mana
berhubungan dengan kumparan sekunder.
D. Artikel yang bersangkutan
Salah
satu contoh artikel yang berhubungan dengan permasalahan tegangan permukaan adalah
artikel yang mengemukakan bahwa schacvits mengatakan bahwa prinsip kerja yang
digunakan oleh sensor LVDT menggunakan prinsip kerja trafo.
BAB III
PENUTUP
3.1
Kesimpulan
Ilmu
fisika dan biologi disini memiliki hubungan dan saling terikat antara satu sama
lainnya. Hal ini dapat ditemukan pada fenomena yang mana melibatkan tegangan
permukaan. Tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat
cair (fluida) yang berada dalam kondisi
diam (statis). Tegangan permukaan terjadi karena permukaan zat cair cenderung
untuk menegang. Sehingga permukaannya terlihat seperti selaput tipis.
Pada
tegangan permukaan ini dapat ditemukan fenomena yang terjadi disekitar kita dan
bahkan dapat kita lihat dan dapat diamati. Seperti contoh fenomena pada
serangga yang bisa berjalan di atas permukaan air. Hal ini menunjukkan bahwa
biologi dan fisika saling berhubungan antar satu sama lain.
3.2
Saran
Dalam penulisan makalah ini saya berharap makalah ini
dapat menjadi referensi belajar kawan – kawan sekalian. Makalah ini saya susun
dengan sebaik – baiknya. Dengan itu dalam pembuatan makalah ini, masih memiliki
kekurangan. Untuk itu saya mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak, baik
dari dosen pengajar dan dari teman – teman sekalian, agar saya dapat membuat
makalah dengan baik lagi untuk kedepannya
DAFTAR PUSTAKA
https://publikasiilmiah.ums.ac.id/xmlui/bitstream/handle/11617/7949/76.pdf?sequence=1&isAllowed=y
http://p2k.unkris.ac.id/id3/1-3065-2962/Tegangan-Permukaannya_100373_p2k-unkris.html
https://cerdika.com/tegangan-permukaan/#Pengertian_Tegangan_Permukaan
https://ecosainshayati.com/blog/1/post/mengukur-nilai-tegangan-permukaan-20
https://text-id.123dok.com/document/lzgr9r67q-prinsip-kerja-lvdt-sensor.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar