Fisika untuk Hiburan 30 (Cairan): Mengapa Kapal-kapal Saling Menarik?

Apa yang menyebabkan tarikan ini? Sama sekali bukan hukum gravitasi universal Newton, lihat juga artikel saya: Fisika untuk Hiburan 15 (Gravitasi): Menimbang Berat. Kita sudah tahu bahwa tarikan gravitasi ini bisa diabaikan.

Ada penyebab yang sama sekali berbeda, yang berasal dari hukum yang mengatur aliran cairan dalam pipa dan kanal. Bisa dibuktikan bahwa pada kanal dengan bagian yang lebih sempit dan lebih lebar, fluida akan mengalir lebih cepat melalui bagian yang lebih sempit dan memberikan tekanan yang lebih kecil pada dinding kanal daripada bagian yang lebih lebar, di mana alirannya lebih tenang dan tekanan pada dinding lebih besar. Inilah yang disebut Prinsip Bernoulli.

Yang berlaku pada gas adalah Efek Clement Desormes, yang sering dikenal sebagai "paradoks aerostatika." Dikatakan bahwa fenomena ini ditemukan secara tidak sengaja oleh Desormes.

Di sebuah tambang di Prancis, seorang pekerja diberitahu untuk menutupi dengan papan, outlet sebuah sumbu melalui mana udara terkompresi dimasukkan ke dalam tambang. Pekerja tambang itu bersusah payah berjuang mengatasi semburan udara yang keluar dari sumbu itu.

Tiba-tiba papan itu membentur sumbu dengan sangat kuat sehingga jika ukurannya tidak cukup besar, papan itu akan ditarik ke dalam sumbu ventilasi bersama-sama dengan pekerja yang ketakutan itu. Fitur khas aliran gas ini menjelaskan cara kerja alat pengatomisasi (penyembur).

Prinsip kerja alat pengatomisasi. Sumber: buku Physics for Entertainment, Book 2, hlm. 113.

Saat kita meniupkan udara ke dalam pipa a (lihat Gambar di atas), melalui nosel atau mulut pipa yang kecil, tekanan udara itu berkurang. Akibatnya di atas nosel b dengan tekanan udara yang berkurang, tekanan atmosfer memaksa cairan di dalam gelas mengalir ke atas pipa. Saat keluar dari nosel, cairan diatomisasi menjadi semburan udara.

Aliran-aliran di antara 2 kapal yang sedang bergerak. O = Olympic, H = Hawk. Sumber: buku Physics for Entertainment, Book 2, hlm. 114.

Sekarang kita mengerti mengapa kapal-kapal saling menarik. Di antara 2 kapal yang paralel terdapat kanal air, perbedaannya adalah bahwa di saluran biasa "dinding" tetap diam dan air bergerak, sedangkan di sini air tetap "tidak bergerak" dan "dinding" bergerak.

Akan tetapi, perbedaan ini sama sekali tidak mengubah kerja gaya-gaya tersebut. Di bagian yang lebih sempit dari kanal yang bergerak, air memberikan tekanan yang lebih kecil pada "dinding" daripada di tempat lain. Dengan kata lain sisi-sisi dari 2 kapal yang saling berhadapan mendapat tekanan yang lebih kecil daripada sisi luar masing-masing kapal.

Apa yang terjadi kemudian? Tekanan air di sisi luar menyebabkan kedua kapal bergerak ke arah satu sama lain, dengan kapal yang lebih kecil, tentu saja, bergerak lebih cepat.

Kapal yang lebih besar tampaknya hampir tidak bergerak. Itulah sebabnya mengapa tarikan begitu kuat ketika sebuah kapal besar dilewati dengan cepat oleh sebuah kapal kecil.