Bola Ajaib (Bewitched Ball)
Seorang pengusaha taman hiburan umum Amerika menyediakan sebuah komidi putar yang sangat menarik dan instruktif. Orang-orang yang masuk ke dalam ruangan berbentuk bola berputar ini mengalami sensasi yang hanya akan ditemukan di Negeri Mengangguk, atau di dunia dongeng.
Pertama-tama, ingat kembali apa yang terjadi pada Anda ketika berdiri di tepi platform bulat yang berputar dengan cepat. Rotasi mencoba mengirim Anda melompat keluar, dan semakin jauh Anda dari tengah pusaran, semakin banyak "dorongan" yang Anda dapatkan. Sekarang tutup mata Anda.
Platform berputar. Sumber: buku Physics for Entertainment, Book 2, hlm. 57.
Anda tampaknya sulit menyeimbangkan tubuh pada bidang miring, tidak horizontal. Mengapa? Mari kita lihat gaya apa yang bekerja pada tubuh kita (lihat gambar atas di atas). Rotasi mencoba menjatuhkan kita, sedangkan gravitasi menarik kita ke bawah. Resolusi kedua gaya ini menurut aturan jajaran genjang, menghasilkan resultan gaya yang miring ke bawah. Jika rotasi semakin cepat, semakin besar resultan gaya dan semakin tumpul sudutnya.
Bayangkan sekarang bahwa ujung platform dimiringkan ke atas dan Anda berdiri di atasnya (lihat gambar bawah di atas). Saat platform tidak bergerak, Anda tidak akan bisa berdiri di sana, Anda pasti akan meluncur ke bawah atau bahkan jatuh. Tapi akan sangat berbeda ketika platform sedang berputar.
Kemudian, asalkan platform berputar cukup cepat, bidang miring ini akan terlihat horizontal bagi Anda karena gaya resultan dari dorongan sentrifugal dan tarikan gravitasi juga akan dimiringkan, tapi sekarang pada sudut siku-siku ke tepi miring. (Ini, juga menjelaskan mengapa di jalur kereta api yang melengkung, rel luar sedikit lebih tinggi daripada rel dalam, atau mengapa trek balap curam ke dalam dan mengapa pembalap bisa berkendara di sepanjang dinding melingkar yang sangat miring.)
Jika Anda melengkungkan tepi pusaran sedemikian rupa sehingga pada kecepatan tertentu, setiap titik permukaannya tegak lurus dengan resultan gaya, orang yang berdiri di atasnya akan mengira dia berdiri di lantai yang datar, di mana pun dia berada.
Para matematikawan telah menemukan permukaan melengkung sebagai benda geometris yang disebut paraboloid. Paraboloid bisa dibuat dengan memutar-mutar gelas setengah penuh air dengan cepat di sekitar sumbu vertikal. Air pada bagian tepi akan naik sedangkan pada bagian tengah tenggelam, sehingga permukaannya menjadi berbentuk paraboloid. Gelas setengah penuh air. Sumber: buku Physics for Entertainment, Book 2, hlm. 57.
Jika Anda memutar gelas cukup cepat, ruang kecil di samping akan tetap berada di tempatnya.
Jika kita menggunakan lilin cair sebagai pengganti air dan memutar gelas sampai lilin mengeras, kita akan mendapatkan paraboloid yang tepat.
Ketika diputar dengan kecepatan tertentu, permukaan benda padat seperti itu akan membentuk bidang horizontal dan di atasnya sebuah bola kecil tidak akan menggelinding tetapi tetap berada di tempatnya (lihat gambar di atas), di mana pun bola itu ditempatkan. Bola ajaib (penampang melintang). Sumber: buku Physics for Entertainment, Book 2, hlm. 58.