Kemisteriusan Fisika Pada Benda Sehari-hari

Kacang Brazil 

Jika Anda memperhatikan sebuah mangkuk berisi kacang Brasil dan kacang lainnya, kacang Brasil sepertinya selalu berada di bagian teratas [dikenal sebagai "efek kacang Brasil]. Fenomena yang tampaknya biasa-biasa saja ini sebenarnya adalah salah satu misteri fisikan yang belum terpecahkan

Di antara berbagai macam benda (apakah mereka kacang-kacangan, sedimen atau benda lain dengan berbagai ukuran), potongan besar akan naik ke atas secara perlahan meskipun gravitasi mereka lebih besar, sementara objek yang lebih kecil cenderung tenggelam dalam tumpukan. Kemungkinan benda-benda kecil itu bergerak melalui retakan atau celah. Arus konveksi mungkin juga memainkan peran di mana terjadi kondensasi terhadap partikel yang lebih kecil.

Semua kemungkinan bisa saja memberikan kontribusi pada efek kacang Brazil. Tapi, tidak ada yang tahu kemungkinanya apa atau sampai sejauh mana kemungkinan tersebut memberi kontribusi pada efek kacang Brasil. Pun tidak ada simulasi komputer yang sukses mengungkap fenomena tersebut.

Busa

Termasuk zat apakah busa? Padat, cair atau gas?

Menurut Douglas Durian, seorang profesor fisika di UCLA, busa biasanya terdiri dari 95 persen gas dan 5 persen cairan. Selain itu, walau bagaimanapun busa memiliki sifat-sifat zat padat: gas dalam busa memisahkan cairan untuk membentuk matriks gelembung kecil dan jika dinding cairan gelembung cukup kaku, busa kadang-kadang dapat menjaga bentuknya. Namun, tidak ada rumus untuk memprediksi secara persis kekakuan atau cairan busa yang didasarkan pada ukuran gelembung atau jumlah cairan yang dikandungnya.

“Fisika busa memang kurang bisa dipahami,” kata Durian.

Es

Sudah satu setengah abad penyelidikan ilmiah berlangsung, namun belum bias menjawab pertanyaan: mengapa es bisa membuat Anda jatuh. Para ilmuwan setuju bahwa lapisan tipis cairan di atas permukaan es padat yang menimbulkan licin dan mobilitas cairan yang membuat permukaan es sulit untuk dilalui. Akan tetapi, tidak ada konsensus yang menjawab: mengapa hanya es yang memiliki lapisan semacam itu?

Sereal

Anda mungkin tidak pernah merenungkan mengapa sereal cenderung untuk mengumpul atau melekat pada tepian mangkuk susu. Dijuluki Efek Cheerios oleh para ilmuwan, fenomena menggumpal tersebut berlaku untuk sesuatu yang mengapung, termasuk gelembung soda dan partikel air yang melekat pada rambut di pagi hari setelah bercukur.

Dominic Vella, seorang mahasiswa pascasarjana Cambridge University, dan Lakshminarayanan Mahadevan, seorang ahli matematika dari Harvard University, merupakan dua orang pertama yang menjelaskan efek Cheerios pada 2005. Mereka membuktikan bahwa Efek Cheerios merupakan hasil dari geometri permukaan cair. Tegangan permukaan membuat kahaf permukaan susu sedikit berada di tengah-tengah mangkuk. Karena molekul air di dalam susu tertarik pada kaca, permukaan susu melengkung ke atas, ke sekitar tepian mangkuk. Oleh karena itu, potongan sereal yang berdekatan dengan tepian mangkuk melayang di sepanjang kurva sehingga seolah-olah menempel ke tepian mangkuk.

Juga karena tegangan permukaan, sereal yang mengambang di tengah-tengah mangkuk melekukkan permukaan susu dan menukik ke dalam susu. Ketika dua potongan sereal bersentuhan, mereka menjadi satu dan bersama-sama tenggelam di dalam susu.

Magnet

Jearl Walker, seorang profesor fisika di Cleveland State University dan co-author buku Fundamentals of Physics (Wiley, 8th Edition 2007), menjelaskan bahwa medan magnet alami memancar keluar dari partikel bermuatan listrik yang membentuk atom, terutama elektron.

Biasanya, medan magnet elektron mengarah dengan arah yang berbeda, satu sama lain saling bertolak belakang. Tapi, ketika medan magnet semua elektron dalam suatu objek meluruskan arah yang sama―seperti yang terjadi pada banyak logam―akan menghasilkan jaringan medan magnetik. Ini memberikan gaya pada benda magnetik lainnya, menarik atau memukul mundur mereka, tergantung pada arah medan magnet mereka sendiri.

Sayangnya, untuk memahami magnet pada tingkat yang lebih dalam pada dasarnya tidak mungkin. Meskipun fisikawan telah datang dengan teori “mekanika kuantum” yang sangat akurat menjelaskan perilaku partikel, namun tidak ada cara yang secara intuitif memahami apakah teori tersebut benar-benar berarti.

Fisikawan bertanya-tanya: mengapa medan memancarkan partikel magnetik, apakah medan magnet itu dan mengapa mereka selalu lurus di antara dua arah, memberi magnet kutub utara dan kutub selatan? “Kami hanya mengamati bahwa ketika Anda melakukan gerakan partikel bermuatan, itu menciptakan medan magnet dan dua kutub. Kami tidak benar-benar tahu mengapa.. Ini hanya sebuah fitur alam semesta dan penjelasan matematika yang hanya berupaya mendapatkan ‘pekerjaan rumah’ dari alam dan mendapatkan jawabannya,” kata Walker kepada Life’s Little Mysteries.

Guncangan Statis 

Apa yang kita ketahui tentang guncangan statis adalah mereka terjadi ketika ekses muatan positif atau negatif terbentuk di permukaan tubuh, meletus saat Anda menyentuh sesuatu. Atau, guncangan statis dapat terjadi ketika listrik statis terbangun pada sesuatu yang lain, seperti tombol pintu, yang kemudian disentuh. Dalam kasus itu, Anda rute keluar biaya kelebihan itu.

Tapi, mengapa itu bias terjadi? Tidak jelas. Penjelasan (umum mengatakan bahwa ketika dua benda bergesekan, gesekan mengetuk elektron atom di salah satu objek yang kemudian pindah ke objek kedua, meninggalkan objek pertama dengan kelebihan atom bermuatan positif dan memberikan objek kedua kelebihan elektron negatif. Tapi, mengapa elektron mengalir dari satu objek ke objek lainnya? Mengapa tidak bergerak di kedua arah?

Sebuah studi baru yang dilakukan oleh peneliti Northwestern University, Bartosz Grzybowski, menemukan bahwa bidang muatan ekses negatif dan ekses positif berada pada objek statis yang dibebani. Ia juga menemukan bahwa keseluruhan molekul tampak bermigrasi di antara objek seperti digosok bersama.

Pelangi

Pelangi terbentuk oleh sinar matahari yang meneteskan uap air di atmosfer bumi. Tetesan itu seperti prisma, membiaskan atau memisahkan cahaya menjadi warna komponen dan mengirim mereka melesat dengan berbagai sudut antara 40 dan 42 derajat dari arah yang berlawanan dengan matahari.

Tentu saja, pelangi bukan sesuatu yang misterius. Tapi bayangkan bagaimana mistik pelangi muncul sebelum penjelasan itu! Karena mereka begitu indah, mereka tampil dalam banyak kepercayaan kuno. Di Yunani kuno, misalnya, pelangi dianggap sebagai jalur yang dibuat oleh para utusan para dewa saat mereka melakukan perjalanan antara bumi dan langit.