Sains Konyol: Fisika Benjolan di Karpet

Pekerjaan yang dilakukan atas nama sains merupakan pekerjaan yang serius, mendidik, dan terkadang sangat konyol.

Sebuah makalah yang diterbitkan dalam Physical Review Letters edisi terkini menjelaskan penelitian yang dilakukan pada permadani kamar mandi penulis. Penulis mengeksplorasi segala hal tentang lipatan pada karpet – juga dikenal sebagai lipatan – termasuk bagaimana lipatan tersebut terbentuk, bagaimana lipatan tersebut bergerak, dan apa yang terjadi saat berinteraksi.

Simpul di keset kamar mandi?

“Ini selalu digunakan sebagai analogi untuk banyak hal dalam fisika,” kata fisikawan Dominic Vella dari Universitas Cambridge di Inggris, seraya menambahkan bahwa untuk mengetahui dengan pasti apakah analogi ini akurat, “pertama-tama Anda harus mempelajari fisika dari loose scrums. di karpet.”

Menegaskan analogi memang bagus di waktu luang Anda, tapi karya Vela dipupuk dan didorong oleh hibah besar dari The Royal Commission for the Exhibition of 1851, sebuah lembaga pendidikan yang mendukung penelitian di bidang sains dan teknik di Inggris. Dan Komisi Kerajaan dijalankan oleh Duke of Edinburgh. Dengan kata lain, HRH Pangeran Philip memberikan uang kepada Vella untuk mempelajari keset kamar mandinya.

Sejujurnya, kerja tim ini cukup menarik. Tim Vella mempelajari bentuk benjolan, seberapa baik benjolan tersebut menahan bentuknya, dan seberapa cepat benjolan tersebut bergerak melintasi permukaan datar. Pertama, Vella dan timnya menguji alas karet dengan ketebalan berbeda pada berbagai permukaan datar. Setelah melihat bagaimana kerutan muncul pada keset karet pada kayu, amplas, dan logam, tim membandingkannya dengan perilaku keset kamar mandi Vella pada permukaan yang sama. Untuk melihat bagaimana lipatan-lipatan ini bergerak, tim menggunakan kamera berkecepatan tinggi untuk memfilmkan matras sementara seorang anggota tim mengayunkan satu sisi ke atas dan ke bawah.

Mereka menemukan bahwa lipatan yang lebih besar lebih mudah menopang dirinya sendiri, apa pun jenis permukaan karpetnya. Benjolan yang lebih kecil akan hilang dengan cepat kecuali ada banyak gesekan yang menghalanginya dari permukaan di bawahnya. Untuk sebagian besar jenis matras yang diuji Vella, gundukan yang bergerak bergerak dengan kecepatan sekitar satu meter per detik, meskipun gundukan yang lebih kecil cenderung bergerak lebih cepat daripada yang lebih besar. Ketika dua riak bertabrakan, keduanya bergabung membentuk riak yang lebih besar dan bergerak lebih cepat.

Makalah kedua di jurnal yang sama memperluas karya ini. Profesor Matematika L. Mahadevan van Laboratorium Matematika Terapan Harvard menyaksikan gravitasi menarik sebuah gundukan ke bawah. Dia meletakkan lembaran karet yang kusut di rak buku yang dipinjam dari kantornya dan memiringkannya hingga lipatannya mulai tergulung dengan sendirinya. Dia menjelaskan secara rinci kecepatan, bentuk, dan sudut benjolan dengan berbagai ukuran mulai menggelinding.

Analogi yang membuat topik kompleks dapat diakses tentu saja merupakan analogi yang cerdas. Namun jika disederhanakan, penelitian yang paling ekstensif bisa dianggap… sedikit konyol.

Inside Science News Service, yang didukung oleh American Institute of Physics, penerbit jurnal ilmiah nirlaba, berkontribusi pada cerita ini.