Jalan di atas cairan nggak bisa? Kata siapa?

Orang berlari diatas cairan Oobleck

Coba perhatikan cuplikan video di atas deh Sob. Kok bisa ya, orang berjalan di atas air? Bahkan mereka bisa bermain bola sampai naik sepeda di atasnya, lho! Eits, jangan asal coba di rumah ya Sob, nanti kalian malah nyebur hehe. Cairan yang terdapat di kolam tersebut bukanlah cairan biasa, melainkan cairan spesial yang disebut oobleck. Apa itu oobleck? Oobleck merupakan campuran antara pati dengan air. Tapi kalau oobleck adalah cairan, kok orang bisa jalan di atasnya ya?

Definisi
Oobleck merupakan salah satu contoh dari cairan berjenis non-newtonian. Cairan non-newtonian merupakan cairan yang kekentalannya akan berubah dalam kondisi tertentu. Dapat dilihat bahwa oobleck dapat mengalir seperti cairan lain pada umumnya, namun bersifat seperti padatan apabila diberikan gaya. Lantas, kenapa oobleck bisa berperilaku demikian?

Mekanisme
Jadi gini Sob, oobleck terdiri atas partikel-partikel pati yang dikelilingi oleh air. Saat diberikan gaya secara tiba-tiba, partikel-partikel tersebut akan bertabrakan dengan satu sama lain dan menjadi lebih rapat. Oleh sebab itu, struktur yang lebih rapat menyebabkan oobleck berubah sifat menjadi semi padatan. Saat gaya tersebut dihilangkan air mampu masuk kembali ke ruang antar partikel pati dan bersifat sebagai pelumas sehingga oobleck bisa mengalir dengan leluasa.

Partikel pada oobleck merapat saat dipukul dan menjadi padat (Sumber: https://science-u.org/experiments/oobleck.html)

Partikel pada oobleck berubah menjadi cair kembali jika tangan dimasukkan secara perlahan (Sumber: https://science-u.org/experiments/oobleck.html)

Selain oobleck, ternyata ada berbagai contoh cairan non-newtonian lain yang biasa kita temui dalam kehidupan sehari-hari, lho Sob! Oobleck hanyalah salah satu contoh dari jenis cairan non-newtonian yang bernama cairan shear thickening. Selain cairan shear thickening, cairan non-newtonian lainnya adalah cairan shear thinning, rheopectic, thixotropic, dan Bingham plastic.

Waduh bingung ya Sob sama kata-katanya, tapi tenang aja mimin bakal jelasin secara singkat kelima jenis cairan newtonian maupun non-newtonian yang barusan disebutin. Yuk disimak lebih lanjut!

• Shear Thickening : kekentalan meningkat saat diberikan gaya
• Shear Thinning : kekentalan menurun saat diberikan gaya
• Rheopectic : kekentalan meningkat dari waktu ke waktu saat diberikan gaya
• Thixotropic : kekentalan menurun dari waktu ke waktu saat diberikan gaya
• Bingham Plastic : bersifat padat dan mengalir bila gaya yang diberikan melebihi besar tertentu

Nah, sekarang udah taukan Sob arti dari kelima jenis cairan tersebut. Walaupun terdengar asing ya, tetapi kalian pasti pernah menyikat gigi dengan pasta gigi, bukan? Atau memakan kentang goreng dengan saus tomat? Pasta gigi dan saus tomat termasuk dalam cairan non-newtonian juga, Sob!

By the way Sob, non-newtonian fluid ini sangat berguna lho di dunia nyata! Dan sebagai penutup, mimin ingin memberi tau mengenai beberapa aplikasi dari non-newtonian fluid yang tentunya keren-keren Sob. Yuk disimak lagi Sob :

• Body Armor

Material non-newtonian fluid dimasukkan ke dalam body armor (Sumber: https://www.youtube.com/watch?v=L5Ts9lYZIDk)

Tentunya sudah menjadi pengetahuan umum bahwa body armor berfungsi untuk melindungi pengguna dari penetrasi ataupun impak dari senjata.

Non newtonian fluid yang terdapat pada body armor akan berada dalam kondisi cairan ketika tentara berdiri ataupun bergerak, sifat non newtonian fluid akan berubah menjadi padatan ketika body armor mengalami kontak dengan peluru yang memiliki impak sangat besar.

• Sepatu Sport

Brooks DNA, sepatu yang menggunakan non-newtonian fluid (Sumber: http://radiancewellness.ca/2010/01/new-cushioning-technology-for-runners-is-non-newtonian/)

Pada aplikasi ini, non-newtonian fluid terdapat pada lapisan dalam yang mengalami kontak dengan kaki pengguna secara langsung.

Bila pengguna tidak memberikan tekanan yang besar terhadap sepatu, seperti aktivitas jogging, berdiri, ataupun jalan, non-newtonian fluid akan berada dalam sifat cairan.

Namun, jika tekanan yang diberikan terhadap sepatu cukup besar, seperti kegiatan lari, dan sebagainya, akan mengubah sifat non-newtonian fluid menjadi padatan. Perubahan sifat ini dapat mencegah cedera terhadap penggunanya.

• Pothole

Non-newtonian fluid mengisi pothole, yang dilapisi oleh material lainnya (Sumber: http://www.fluxauto.com/?p=1862)

Dalam mengendarai mobil, perjalanan terasa lebih menyenangkan bila jalanan yang dilewati mulus tanpa hambatan seperti lubang. Lubang pada jalanan dapat ditutupi secara sementara dengan menggunakan non-newtonian fluid, mengingat bahwa viskositas dari non-newtonian fluid dapat berubah-ubah sesuai dengan beban yang dialaminya

• Casing HP

Casing D30, casing yang memanfaatkan keunggulan non-newtonian fluid (Sumber: https://boingboing.net/2015/04/24/can-non-newtonian-fluids-help.html)

Salah satu kesalahan yang sering dilakukan oleh pengguna HP adalah tidak sengajanya menjatuhkan HP. Dengan adanya non-newtonian fluid, mampu meminimalisir terjadinya kerusakan HP akibat jatuh. Hal ini disebabkan oleh baiknya sifat ketahanan impak dari non-newtonian fluid.

Penulis
Joses Sebastian (Teknik Material ITB 2018)
Daniel Tulus Lumban Tobing (Teknik Material ITB 2018)

Editor
Edbert Wing Hanitio (Teknik Material ITB 2018)

Referensi:
https://www.sciencelearn.org.nz/resources/1502-non-newtonian-fluids
https://www.thoughtco.com/how-oobleck-works-608231
https://www.encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/bingham-fluid
https://non-newtonian-fluids.weebly.com/the-uses-of-it.html
https://www.euston96.com/en/non-newtonian-fluid/
https://boingboing.net/2015/04/24/can-non-newtonian-fluids-help.html