Oleh: Dr. Ir. Vina Serevina, M. M., Dita Agustia, Fisika Dasar, UNJ 2021
Banyak orang yang beranggapan bahwa fisika hanya sebatas ilmu alam yang tidak ada penerpannya dalam kehidupan sehari-hari. Nyatanya, ilmu fisika merupakan ilmu yang erat dalam kehidupan sehari-hari. Banyak kegiatan yang biasa kita temui justru erat kaitannya dengan ilmu fisika, contohnya seperti pendaratan sempurna pada kucing yang terjatuh dari ketinggian.
Kucing menjadi salah satu hewan yang paling banyak dijadikan opsi untuk dipelihara di rumah. Kucing dipilih karena tingkah lakunya yang lucu, menggemaskan, serta bersahabat dengan manusia. Beberapa jenis kucing yang dipelihara oleh pencinta hewan, yaitu kucing domestik hingga kucing ras Anggora, Siam, MaineCoon, Sphyinx, Bengal, dan lain-lain.
Orang banyak menyebutkan bahwa kucing merupakan hewan yang memiliki 9 nyawa. Hal ini dikarenakan ketika terjatuh tidak ada cidera yang terdapat padanya. Hal ini cukup menarik para ilmuwan untuk mengungkap apa yang tejadi pada tubuh kucing ketika terjatuh dari ketinggian. Jika ditinjau secara matematis kucing telah melanggar salah satu hukum gerak newton yang berbunyi sebuah obyek bergerak tidak bisa berhenti begitu saja bila tidak ada gaya berlawanan yang dapat menghentikannya. Beradasarkan pernyataan tersebut, seharusnya kucing tidak mampu melakukan rotasi untuk membalikkan badannya.
Tujuan dari pembuatan artikel ini adalah untuk mengetahui hubungan fisika dengan pendaratan sempurna pada kucing yang terjatuh dari ketinggian. Serta untuk menambah pengetahuan kepada penulis maupun pembaca. Terlebih, belum banyak artikel, jurnal, maupun buku yang membahas hal ini. Sehingga dirasa artikel sederhana ini akan sangat menarik untuk ditulis.
Bagaimana sudut pandang fisika menjelaskan mengenai fenomena gerak jatuh pada kucing tersebut?
Peneliti telah mengumpulkan 100 kucing yang jatuh dari gedung setinggi 2 hingga 32 lantai. Kucing yang tejatuh dari ketinggian 7 lantai memiliki cidera ringan, sama seperti kucing yang terjatuh dari ketinggian yang lebih rendah. Namun, terdapat kucing ketika dijatuhkan dari ketinggian kurang dari 6 lantai jurstru mengalami cidera yang lebih parah.
Setelah diteliti, ternyata kucing ketika jatuh dari ketinggian tertentu dapat menjaga keseimbangan tubuhnya sehingga mendarat dengan baik, hal tersebut disebut sebagai refleks meluruskan. Tinggi badan merupakan faktor yang mempengaruhi proses refleks pemulihan kucing. Kucing yang jatuh dari lantai 7 hingga lantai 32 dari gedung tersebut bersandar ke satu sisi sehingga tubuhnya terlihat seperti parasut. Hal ini memungkinkan kucing untuk mendarat di perut.
Posisi parasut yang segera terbentang setelah melompat menciptakan gaya hambat yang hebat. Dengan adanya hambatan udara, gerakan parasut bergerak secara horizontal daripada vertikal ke bawah, menciptakan lintasan parabola. Keceparan skydiver akan terus meningkat hingga akhirnya skydiver mencapai kecepatan maksimum. Di sinilah hambatan udara sama dengan gravitasi skydiver.
Ketika kucing mulai meloncat maka hukum II Newton diterapkan dan kucing melakukan gerak jatuh bebas. Selama di udara kucing melakukan gerak translasi dan rotasi. Pada pembahasan kali ini mengenai gerak parasut pada kucing jika dijadikan model matematika yang berdasarkan Hukum II Newton ∑ 𝐹 = 𝑚𝑎. Dengan 𝑚 adalah massa kucing, 𝑎 adalah percepatan, dan 𝐹 adalah jumlah dari gaya gravitasi. Untuk mencari 𝐹 dapat menggunakan rumus F = 𝐹𝑔 + 𝐹𝑑 dengan 𝐹𝑔 merupakan jumlah dari gaya gravitasi dan 𝐹𝑑 merupakan gaya hambat udara.
Selama di udara kucing mengalami kelajuan terminal hingga mencapai 97 km/jam. Sedangkan manusia pada terjun bebas adalah 183 km/jam. Dengan adanya kelajuan terminal yang dialami kucing selama di udara, kucing bisa merilekskan badannya dengan memutar tubuhnya dan membentangkan kakinya untuk menghambat dan memperlambat kelajuan selama jatuh. Sehingga kucing bisa meminimalisir benturan.
Dalam eksperimen yang diterbitkan oleh Marie pada tahun 1894 , memcahkan pertanyaan tentang fenomena tersebut. Berkat eksperimen yang Marie lakukan dengan teknik kronofotografi, dapat dilihat bahwa kucing "melengkungkan" tulang punggungnya dengan alih-alih menendang tangan orang yang menjatuhkannya. Hal yang sama terjadi pada pemain ski es.
ΣF=0
〖ΣF〗_b+(-〖ΣF〗_d )=0
Fase pergerakan jatuh bebas
a) Posisi awal kucing dijatuhkan dengan posisi lurus
b) rotasi bagian depan tubuh
c) Kucing melakukan fleksi pada tulang punggungnya
d) rotasi bagian belakang tubuh.
Persamaan Udwadia-Kalaba pada tahun 1992 yang memilik tujuan untuk mendeskripsikan pergerakan dari sebuah sistem mekanik constrain (terbatas) yang ditujukan untuk menentukan sebuah variabel yang disebut constraint equality dengan persamaan sebagai berikut:
M (q, t) q = Q (q, q, t)
Sistem free-falling cat disederhanakan dalam bentuk pemodelan gerak jatuh bebas dengan pembagian tubuh kucing menjadi 2 bagian yang rigid dan simetris yaitu bagian depan B1 dan bagian belakang B2. Tubuh kucing memiliki satu titik tumpu utama O yang dapat melakukan torsi secara bebas. Sehingga ketika tulang belakang kucing tersebut tidak membungkuk maka pusat massa Oc akan berada pada posisi yang sama dengan titik O. Ketika Kucing melakukan pelengkunngan tubuhnya/membungkuk. Oc selalu berada pada garis bisector dari sudut diantara O1X1 dan O2X2. Tujuan kucing dalam melakukan gerak memutar ialah untuk memposisikan abdomennya berada dari posisi menghadap ke atas ke posisi menghadap ke bawah, yaitu dari posisi 0⁰ hingga 180⁰.
Ketika sebuah benda jatuh, pada dasarnya dua gaya bekerja pada benda tersebut. Ada medan gravitasi (9,8 N/kg di Bumi) dan gravitasi ke bawah yang bergantung pada massa benda. Kekuatan lainnya adalah kekuatan hambatan udara. Hambatan udara merupakan gaya yang berlawanan dari gerakan benda. Jika benda hanya bergerak ke bawah, maka jumlah gaya dalam arah y (vertikal) dapat ditulis sebagai:
F net-y = -mg + (1/2)ρACʋ˄2
Gaya hambatan udara merupakan kerapatan udara, A adalah luas benda, dan C adalah koefisien yang bergantung pada bentuk. Ketika benda pertama kali mulai jatuh, kecepatannya akan menjadi nol sehingga gaya totalnya menjadi -m*g (seperti benda yang jatuh bebas).
Singkatnya, pada proses pendaratan kucing tersebut ketika terjatuh dari ketinggian, kucing akan merilekskan tubuhnya untuk kemudian membentangkan kakinya ke sisi tubuhnya membentuk seperti parasut. Sehingga terciptalah gaya hambatan udara. Pada saat kucing mulai meloncat maka hukum II Newton dapat diterapkan dan dalam hal ini kucing diasumsikan melakukan gerak jatuh bebas. Selama di Udara Kucing melakukan gerak translasi dan rotasi.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa pada proses pendaratan sempurna pada kucing yang terjatuh dari ketinggian banyak melibatkan hukum fisika seperti hukum kelajuan terminal, gerak jatuh bebas, dan tentu saja hukum gravitasi yang diperkenalkan oleh Sir Isaac Newton, serta banyak hukum fisika lain yang jika dijabarkan tidak akan cukup pada artikel ini.
Jadi, meskipun kucing bisa merilekskan badannya pada ketinggian tertentu ketika jatuh, namun jangan menjadikan alasan untuk menjatuhkan kucing dari ketinggian. Karena kucing akan mengalami cedera pada bagian dada atau kaki meskipun mampu merilekskan badannya dan membentuk badannya seperti parasut untuk mengurangi benturan.
Daftar Pustaka
Asmiyanto dkk. 2016. Konstruksi Model Matematika pada Terjun Payung dengan Akrobat Perubahan Posisi Sebelum Parasut Dibuka, Jurnal sains dan seni its, vol 5 (2), hlm 68-71.
Dasriyani, Yohanna dkk. 2014. Pembuatan Set Eksperimen Gerak Jatuh Bebas Berbasis Kirokontroler dengan Tampilan PC. Jurnal Sainstek. Vol 6 (1), hlm 84-95.
Ibrahim, Muzhaffar Ma’ruf. 2017. Paradoks Kucing Terhadap Hukum Konservasi Angular Momentum. Diakses pada 29 Oktober 2021 jam 12.34 WIB dari https://ksm.ui.ac.id/paradoksi-kucing-terhadap-hukum-konservasi-angular-momentum/
Unknown. Refleks Meluruskan Kucing. Diakses pada 30 Oktober 2021 jam 12.23 WIB dari https://p2k.unkris.ac.id/ind/1-3065-2962/Refleks-Meluruskan-Kucing_96039_s2-unkris_p2k-unkris.html
Wibisono, Rizkiono Unggul. 2019. Kerap Mendarat dengan Selamat, Kucing Jatuh Melawan Hukum Fisika?. Diakses pada tanggal 26 Oktober 2021 jam11.05 WIB https://www.infia.co/news/kerap-mendarat-dengan-selamat-kucing-jatuhmelawa_26v9ZhaQ
Wicaksono, B. D. 2020. Alasan Ilmiah Kenapa Kucing Bisa Selamat Saat Jatuh dari Ketinggian Lebih dari 7 Lantai. Diakses pada 7 Desember 2021 jam 09.00 WIB dari https://www.idntimes.com/science/experiment/bayu/alasan-ilmiah-kenapa-kucing-bisa-selamat-saat-jatuh-dari-ketinggian-lebih-dari-7-lantai
Widodo, Edi Catur. 2006. Perhitungan Kecepatan Terminal Obyek Jatuh di Udara. Jurnal Berkala FMIPA
Zakiyah. 2020 . Makna Kucing Bagi Pecinta Hewan Di Surabaya. Skripsi. Surabaya : Universitas Airlangga
Zhen, S., Huang, K., Zhao, H., & Chen, Y. H. (2015). Why can a free-falling cat always manage to land safely on its feet? Nonlinear Dynamics, 79(4), 2237–2250. https://doi.org/10.1007/s11071-014-1741-2
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H
