30
Berdasarkan Gambar 2.7, berlaku Hukum I Newton pada arah vertikal sebagai berikut:
∑
... 2.16 Karena volume benda yang tercelup sama dengan volume benda total
dan gaya normal N selalu positif maka syarat benda tenggelam adalah:
Jadi, pada benda tenggelam massa jenis benda lebih besar dari pada massa jenis zat cair.
2.5.6 Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan suatu zat cair didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaan dan panjang permukaan tempat gaya itu bekerja.
Gambar 2.8 menunjukkan salah satu contoh dari tegangan permukaan.
Gambar 2.8 Seutas kawat dibengkokkan hingga berbentuk U dan seutas kawat kedua dapat meluncur pada kaki-kaki kawat U
Dimisalkan panjang kawat kedua adalah . Larutan sabun yang menyentuh
kawat kedua memiliki dua permukaan, sehingga gaya tegangan permukaan
w
31
bekerja sepanjang 2 ℓ panjang permukaan, maka persamaannya adalah sebagai
berikut: ... 2.17
Dalam kasus ini ,
sehingga ... 2.18
Keterangan: F = gaya N ℓ = panjang permukaan m
= tegangan permukaan Nm Persamaan tegangan permukaan untuk selaput air atau zat cair lainnya
yang mempunyai satu permukaan adalah sama seperti Persamaan 2.18.
2.5.7 Kapilaritas
Kapilaritas adalah gejala naik atau turunnya permukaan zat cair melalui lubang-lubang kecil atau pipa kapiler. Gejala ini disebabkan oleh gaya kohesi dari
tegangan permukaan dan gaya adhesi antara zat cair dengan pipa kapiler.
Gambar 2.9 Naiknya cairan dalam pipa kapiler
32
Bentuk pipa kapiler yang menyerupai tabung pada Gambar 2.9 akan menyebabkan zat cair menyentuh dinding sebelah dalam sehingga permukaan zat
cair menarik pipa dengan gaya sebesar ... 2.19
Adapun keliling permukaan pipa kapiler . Dinding pipa kapiler
memberikan gaya terhadap zat cair sebesar ... 2.20
Gaya ini diimbangi oleh berat zat cair setinggi dalam pipa, yaitu sebesar
Sehingga diperoleh naik atau turunnya zat cair dalam pipa kapiler, yaitu sebesar ... 2.21
Keterangan: naik atau turunnya zat cair dalam kapiler m
tegangan permukaan Nm sudut kontak
massa jenis zat cair kgm
3
percepatan gravitasi ms
2
jari-jari penampang pipa m
2.5.8 Viskositas
Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena
33
adanya gaya kohesi gaya tarik menarik antara molekul sejenis, sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul.
Gaya gesek dalam zat cair bergantung pada koefisien viskositas, kecepatan relatif benda terhadap zat cair, serta ukuran dan bentuk geometris benda. Untuk
benda berbentuk bola dengan jari-jari , gaya gesek zat cair dirumuskan:
... 2.22 Keterangan:
Pada Gambar 2.10, gaya-gaya yang bekerja pada kelereng adalah gaya berat yang diimbangi oleh gaya Stokes dan gaya Archimedes. Pengimbangan gaya
tersebut terus berlanjut seiring dengan gerak kelereng. Pada saat tertentu, gaya yang bekerja seimbang sehingga resultan gaya tersebut akan sama dengan nol.
Jika benda bergerak dengan kecepatan maksimum yang tetap, kecepatannya ini disebut kecepatan terminal.
Gambar 2.10 Gaya-gaya yang bekerja pada kelereng di dalam fluida
W = mg
34
Secara matematis, kecepatan terminal dapat diturunkan dari rumus-rumus berikut.
∑
... 2.23 Untuk gaya ke atas Archimedes:
... 2.24 Untuk gaya Stokes:
... 2.25 Berat benda,
Adapun kecepatan terminal benda setelah gaya-gaya yang bekerja seimbang adalah
... 2.26 Untuk benda berbentuk bola dengan jari-jari r maka volume benda
. Jadi,
... 2.28 Sedangkan
... 2.29 Keterangan:
massa jenis benda bola kgm
3
massa jenis fluida kgm
3
volume benda m
3
kecepatan terminal benda ms koefisien viskositas Nsm
2
35
2.6 Hasil Penelitian yang Relevan
Beberapa penelitian sebelumnya yang relevan dengan penelitian ini diantaranya disajikan pada Tabel 2.2 berikut.
Tabel 2.2 Hasil Penelitian yang Relevan No.
Tahun, Nama
Peneliti Judul
Desain Penelitian
Hasil Penelitian
1. 2008,
Maulana Pendekatan
Metakognitif sebagai Alternatif
Pembelajaran Matematika untuk
Meningkatkan Kemampuan
Berpikir
Kritis Mahasiswa PGSD
Kelompok kontrol
pretest- posttest
dengan sampel
dipilih secara acak
Pendekatan metakognitif
secara signifikan memiliki efektivitas
yang sama
dalam meningkatkan
kemampuan berpikir kritis mahasiswa PGSD UPI
subkelompok manapun
rendah, sedang
dan tinggi.
3. 2012,
Amin Peningkatan
Kemandirian Belajar
Siswa dengan Pendekatan
Pembelajaran Metakognitif
di Sekolah Menengah
Pertama Kelompok
kontrol pretest-
posttest dengan
sampel dipilih
secara acak Penerapan
pendekatan metakognitif
dalam pembelajaran matematika
secara signifikan dapat meningkatkan
kualitas kemandirian belajar siswa
di SMP N 12 Bandung.
3. 2012,
Agustina Mulyan-
ratna Penerapan Strategi
Belajar Metakognitif dalam
Meningkatkan Kualitas
Belajar Siswa pada Materi
Cahaya di Kelas VIII SMP N 1
Mojokerto One
Shot Case Study
Penerapan strategi belajar metakognitif berpengaruh
signifikan dalam
meningkatkan aktivitas
belajar siswa sekaligus hasil ketuntasan belajar
siswa kelas VIII SMP N 1 Mojokerto pada materi
cahaya.
4. 2014,
Nindiasari Pendekatan
Metaognitif untuk Meningkatkan
Kemampuan Berpikir Reflektif
Matematis
Siswa SMA
Pretest- Posttest dan
kelompok kontrol
Kemampuan berpikir
reflektif matematis siswa SMA yang memperoleh
pendekatan metakognitif
lebih baik dibandingkan yang
memperoleh pendekatan konvensional
