KEPATUHAN FISIK: APA ITU DAN CONTOH - FISIK - 2025

The adhesi fisik adalah mengikat antara dua atau lebih permukaan dari bahan yang sama atau bahan yang berbeda saat dihubungi. Ini dihasilkan oleh gaya tarik Van der Waals dan oleh interaksi elektrostatis yang ada antara molekul dan atom material.

Gaya Van der Waals ada di semua material, menarik, dan berasal dari interaksi atom dan molekul. Gaya Van der Waals disebabkan oleh dipol yang diinduksi atau permanen yang dibuat dalam molekul oleh medan listrik molekul tetangganya; atau dengan dipol sesaat elektron di sekitar inti atom.

Tiga M&M terpaku

Interaksi elektrostatis didasarkan pada pembentukan lapisan ganda listrik ketika dua bahan bersentuhan. Interaksi ini menghasilkan gaya tarik elektrostatis antara kedua material, dengan cara bertukar elektron yang disebut gaya Coulomb.

Pelekatan fisik menyebabkan cairan menempel pada permukaan tempat cairan bersandar. Misalnya, ketika air ditempatkan di atas kaca, film tipis dan seragam terbentuk di permukaan karena gaya adhesi antara air dan kaca. Gaya-gaya ini bekerja di antara molekul kaca dan molekul air, menjaga air tetap di permukaan kaca.

Apakah kepatuhan fisik itu?

Kepatuhan fisik adalah sifat permukaan material yang memungkinkannya tetap bersama saat bersentuhan. Ini secara langsung berkaitan dengan energi bebas permukaan (ΔE) untuk kasus adhesi padat-cair.

Dalam kasus adhesi cair-cair atau gas-cair, energi bebas permukaan disebut tegangan antarmuka atau permukaan.

Energi bebas permukaan adalah energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan satuan luas permukaan material. Dari energi bebas permukaan dua bahan, kerja adhesi (kelekatan) dapat dihitung.

Pekerjaan adhesi didefinisikan sebagai jumlah energi yang disuplai ke sistem untuk menghancurkan antarmuka dan membuat dua permukaan baru.

Semakin besar kerja adhesi, semakin besar resistansi terhadap pemisahan kedua permukaan. Pekerjaan adhesi mengukur gaya tarik antara dua bahan yang berbeda saat bersentuhan.

Persamaan

Energi bebas pemisahan dua bahan, 1 dan 2, sama dengan selisih antara energi bebas setelah pemisahan ( _akhir ) dan energi bebas sebelum pemisahan ( _awal γ ).

ΔE = W ₁₂ = _akhir γ - _awal γ = γ ₁ + γ ₂ - γ ₁₂

γ ₁ = energi bebas permukaan material 1

γ ₂ = energi bebas permukaan material 2

Kuantitas W ₁₂ adalah pekerjaan adhesi yang mengukur kekuatan adhesi material.

γ ₁₂ = energi bebas antarmuka

Ketika daya rekat berada di antara bahan padat dan bahan cair, maka pekerjaan adhesi adalah:

W _SL = γ _S + γ _LV - γ _SL

γ _S = energi bebas permukaan benda padat yang berada dalam kesetimbangan dengan uapnya sendiri

γ _LV = energi bebas permukaan zat cair dalam kesetimbangan dengan uap

W _SL = kerja adhesi antara bahan padat dan zat cair

γ ₁₂ = energi bebas antarmuka

Persamaan ditulis sebagai fungsi dari tekanan kesetimbangan (π _equil ) yang mengukur gaya per satuan panjang dari molekul teradsorpsi pada antarmuka.

π _{kesetimbangan} = γ _S - γ _SV

γ _SV = energi bebas permukaan benda padat dalam kesetimbangan dengan uap

W _SL = π _equil + γ _SV + γ _LV - γ _SL

Mensubstitusi γ _SV - γ _SL = γ _LV cos θ _C dalam persamaan yang kita peroleh

W _SL = π _equil + γ _SL (1 + cos θ _C )

θ _C adalah sudut kontak kesetimbangan antara permukaan padat, setetes cairan, dan uap.

Sudut kontak tiga fase, cairan padat dan gas.

Persamaan tersebut mengukur kerja adhesi antara permukaan padat dan permukaan cair karena gaya adhesi antara molekul kedua permukaan.

Contoh

Cengkeraman ban

Cengkeraman fisik merupakan karakteristik penting untuk mengevaluasi efisiensi dan keamanan ban. Tanpa cengkeraman yang baik, ban tidak dapat berakselerasi, mengerem kendaraan, atau dikemudikan dari satu tempat ke tempat lain, dan keselamatan pengemudi bisa terganggu.

Adhesi pada ban terjadi karena adanya gaya gesek antara permukaan ban dengan permukaan perkerasan jalan. Keamanan dan efisiensi yang tinggi akan bergantung pada kepatuhan pada permukaan yang berbeda, baik yang kasar maupun yang licin, dan dalam kondisi atmosfer yang berbeda.

Untuk alasan ini, setiap hari kemajuan teknik otomotif dalam mendapatkan desain ban yang sesuai yang memungkinkan adhesi yang baik bahkan pada permukaan basah.

Adhesi pelat kaca yang dipoles

Ketika dua pelat kaca yang dipoles dan dibasahi bersentuhan, mereka mengalami perekatan fisik yang diamati dalam upaya yang harus diterapkan untuk mengatasi ketahanan pemisahan pelat.

Molekul air mengikat molekul pelat atas dan juga melekat pada pelat bawah mencegah kedua pelat terpisah.

Molekul air memiliki kohesi yang kuat satu sama lain tetapi juga menunjukkan daya rekat yang kuat dengan molekul kaca karena gaya antarmolekul.

Adhesi dua pelat dengan cairan

Adhesi gigi

Contoh kepatuhan fisik adalah plak gigi yang menempel pada gigi yang biasanya ditempatkan pada perawatan gigi restoratif. Adhesi memanifestasikan dirinya pada antarmuka antara bahan perekat dan struktur gigi.

Efisiensi dalam penempatan enamel dan dentin dalam jaringan gigi, dan dalam penggabungan struktur buatan seperti keramik dan polimer yang menggantikan struktur gigi, akan bergantung pada tingkat kepatuhan bahan yang digunakan.

Adhesi semen ke struktur

Adhesi fisik yang baik dari semen ke batu bata, pasangan bata, batu atau struktur baja diwujudkan dalam kapasitas tinggi untuk menyerap energi yang berasal dari gaya normal dan tangensial ke permukaan yang menghubungkan semen dengan struktur, yaitu, di kapasitas tinggi untuk menahan beban.

Untuk memperoleh daya rekat yang baik, apabila semen memenuhi struktur, maka permukaan tempat penempatan semen harus memiliki daya serap yang cukup dan permukaan tersebut cukup kasar. Kurangnya adhesi berarti retakan dan pelepasan bahan yang direkatkan.

Referensi

1. Lee, L H. Dasar-dasar Adhesi. New York: Plenium Press, 1991, hal. 1-150.
2. Pocius, A V. Perekat, Bab27. JE Mark. Sifat Fisik Buku Pegangan Polimer. New York: Springer, 2007, hal. 479-486.
3. Israelachvili, J N. Antarmolekul dan kekuatan permukaan. San Diego, CA: Academic Press, 1992.
4. Hubungan antara gaya adhesi dan gesekan. Israelachvili, JN, Chen, You-Lung dan Yoshizawa, H. 11, 1994, Journal of Adhesion Science and Technology, Vol. 8, hal. 1231-1249.
5. Prinsip Kimia Koloid dan Permukaan. Hiemenz, PC dan Rajagopalan, R.New York: Marcel Dekker, Inc., 1997.