Di salah satu episode di serial anime/manga Detective Conan , The kamaitachi Inn (???????) , diceritakan dalam analisanya bahwa pelaku dapat berlari di atas air untuk membuat alibi waktu

Nah, pertanyaan nya, apakah mungkin manusia dapat berlari di atas air?

Dalam keadaan normal , manusia tidak dapat berjalan/berlari di atas air. Alasannya sederhana karena manusia cukup besar dimana gaya gravitasi yang bekerja lebih besar dari suatu besaran yang kita sebut Tegangan permukaan air (surface tension). Tetapi untuk makhluk hidup yang kecil, misal serangga, tegangan permukaan menjadi lebih besar dibandingkan gaya gravitasi serangga tersebut, memungkinkan serangga dan hewan kecil lainnya berjalan dengan mudah di atas kolam dan benda cair lainnya.

Lalu, apa tuh tegangan permukaan?

"Tegangan permukaan gampangnya adalah kemampuan suatu zat cair untuk menempel dengan dirinya sendiri. Namun secara teknis , tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan ke bawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi dan benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. (Wikipedia)."
 

Tegangan permukaan dapat dituliskan dengan persamaan,

γ=F / d

Dengan, 
γ : tegangan permukaan (N/m²)
F : Gaya (N)
d : Panjang permukaan (m) 

Sumber: detective Conan Episode 809

Tapi kok , di cerita kasus The kamaitachi Inn tadi bisa ada manusia yang berjalan (berlari) di atas air???

Ternyata dijelaskan jika air tersebut sudah ditambahkan suatu zat yang membuat meningkatnya viskositas (nanti ya penjelasan viskositas-nya :) ) kemudian membuat tegangan permukaan juga bertambah besar

Nah sebenernya ada beberapa faktor lain juga yang dapat mempengaruhi besar tegangan permukaan,

1. Suhu
2. Zat terlarut
3. Surfaktan
4. Massa jenis cairan

Balik ke kasus nya lagi , ternyata setelah diberi zat tambahan (kudzu powder) membuat air berada dalam fase diantara padat dan cair ,dimana fenomenanya dikenal dengan dilatansi, yang mana kalau kita memberikan gaya kecil, terasanya seperti menginjak lumpur tetapi jika kita memberikan gaya yang kuat sekaligus, akan terasa seperti menginjak batu padat

Tapi kita balik lagi ke fokus utama kita , yaitu tegangan permukaan.. hehe

Selain pada peristiwa serangga air yang bisa berjalan di atas permukaan air. Gejala lain yang dapat menunjukkan peristiwa tegangan permukaan antara lain :

• Silet yang dapat mengapung di atas permukaan air (tapi dengan diletakkan dipermukaan air secara perlahan ya)

• Kenaikan batas air pada pipa kapiler 

• Terbentuknya gelembung pada air sabun.

• Air berupa tetesan berbentuk bulat ketika keluar dari pipet

Contoh Soal 1

Sebuat Kawat tipis dengan panjang 24 cm berada sejajar dengan permukaan air. Jika besar tegangan permukaan air 0,073 N/m, gaya yang bekerja pada permukaan sebesar …

Jawaban

γ = 0,073Nm
d = 24 cm = 0,24 m
F = ?

γ = F / d

F = γ × d

F = 0,073 × 0,24

F = 0,0175 N

Contoh Soal 2

Sebatang kawat dibengkokkan dengan cara yang menyerupai huruf U. Kawat PQ kecil bermassa 0,2 gram dipasangkan ke dalamnya. Setelah itu, kawat dicelupkan ke dalam cairan sabun dan diangkat vertikal sehingga terbentuk lapisan tipis sabun di antaranya. Kawat kecil tersebut mendapatkan  gaya tarik ke atas oleh lapisan sabun. Kemudian, beban dengan massa 0,5 gram digantungkan pada kawat PQ kecil untuk menjaga keseimbangan. Hitunglah tegangan sabun tersebut jika panjang kawat PQ 20 cm dan nilai percepatan gravitasi 10 m/s2.

 

Jawaban

 m_kawat = 0,2 g = 0,0002 kg
m_beban = 0,5 g =0 ,0005 kg
l = 20 cm = 0,2 m

Tegangan permukaan, ? 

Untuk menyelesaikan soal ini, ada dua hal penting yang perlu diperhatikan ya..

Pertama, kondisi system dalam keadaan seimbang, maka kita akan tinjau menggunakan hukum II Newton. Kedua , lapisan sabun akan melapisi kedua sisi kawat , maka Panjang permukaan l akan dikali 2

Σ F=0  
F - W_kawat - W_beban = 0

F = W_kawat + W_beban

F = (m_kawat+m_beban) g

F = (0,0002+0,0005)10

F = 0,007 N

γ = F / 2l
γ =0,007 / 2 (0,2)
γ=0,0175 N/m ~Lukman Hakim