Meski tidak sama, proses pembentukan gelembung udara baik pada sabun maupun pada cairan lainnya tidak jauh berbeda. Pada dasarnya ketika udara ditiupkan ke dalam campuran sabun dan air, campuran tersebut akan membentuk selaput tipis yang kemudian memerangkap udara sehingga terbentuklah sebuah gelembung.
Lalu yang menjadi pertanyaan adalah
kenapa gelembung sabun cenderung berbentuk bola? Hal ini berkaitan dengan hukum fluida yaitu tegangan
permukaan. Seperti yang kita ketahui bahwa tegangan permukaan pada suatu cairan
berhubungan dengan gaya tegang yang dimiliki permukaan cairan itu. Dalam hal
ini cairan tersebut adalah air sabun. Pada permukaan gelembung akan terjadi
gaya tarik-menarik yang berasal dari gaya kohesi antar molekul air sabun.
Permukaan
gelembung sabun tersusun dari dua selaput tipis molekul-molekul sabun juga
selapis tipis air di antara keduanya. Partikel-partikel yang berada di dalam
zat cair akan tertarik oleh molekul-molekul yang berada di sekitarnya ke segala
arah sehingga besar jumlah gaya-gaya kohesi menjadi nol. Sementara itu, molekul
yang berada di permukaan zat cair hanya tertarik ke arah samping dan bawah
sehingga besar gaya kohesinya tidak sama dengan nol. Teori partikel inilah yang
menjelaskan prinsip bahwa tegangan permukaan menghendaki selaput air sabun
untuk berkontraksi dan membentuk bangun yang memiliki luas permukaan paling
kecil, yaitu bangun bola.
Ketika
selaput air sabun berusaha memperkecil luas permukaannya, timbul perbedaan
tekanan udara di bagian luar selaput dan di dalam selaput. Udara di dalam
mendorong ke arah luar untuk menahan selaput air. Sementara itu, tekanan udara
di luar (tekanan atmosfer) menekan ke dalam. Tekanan-tekanan yang bertolak arah
ini akan terus saling menekan sampai timbul kesetimbangan.
Saat
kita meniup lebih kuat untuk membuat gelembung yang lebih besar atau dengan
kata lain kita menambah tekanan di sebelah dalam, pada kondisi tersebut secara
bersamaan selaput air akan menambah luas permukaan untuk mengimbangi kenaikan
tekanan yang diterimanya dan gaya tegangan permukaan ke arah dalam pun akan
bertambah sehingga ukuran gelembung menjadi lebih besar tetapi tetap cenderung
berbentuk bola. Akan tetapi, ketika ukuran gelembung terus membesar selaput air
menjadi semakin tipis. Saat mencapai titik tertentu, gelembung sabun akan pecah
karena molekul-molekul airnya terputus.
Fenomena terkait gelembung sabun yang
menerapkan prinsip fisika lainnya adalah bagaimana
cara gelembung dapat saling menempel. Fisikawan
asal Belgia, Joseph Plateau, mengemukakan pendapatnya bahwa saat dua gelembung
terlihat menempel, mereka sebenarnya kembali mengadopsi ukuran luas selaput
sekecil mungkin sesuai dengan volume kedua gelembung. Jika ukuran
gelembung-gelembung relatif sama, dinding gelembung itu akan saling menempel. Lain halnya apabila salah satu
gelembung berukuran lebih kecil, umumnya gelembung
besar dan gelembung kecil akan bergabung menjadi satu gelembung yang lebih
besar meskipun terkadang juga saling menempel. Gelembung yang lebih besar
seakan terlihat lebih bulat dibanding gelembung yang lebih kecil. Hal ini
disebakan adanya perbedaan tekanan udara di dalam gelembung. Gelembung kecil
memiliki tekanan yang lebih kuat dibandingkan gelembung yang lebih besar.
Fakta lain berdasarkan percobaan Plateau
mengenai gelembung adalah jika tiga gelembung bergabung mereka akan membentuk
sudut tepat 120°. Sementara apabila empat gelembung yang bergabung, maka sudut
garis antar gelembung atau yang biasa disebut Garis Plateau akan memiliki besar
109,47° (sudut tetrahedral).
Selain
karakteristik gelembung yang telah dipaparkan di atas, ada lagi hal menarik
mengenai gelembung yang berhubungan erat dengan prinsip fisika, yaitu bagaimana cara gelembung memantulkan beragam
warna di permukaannya. Berbeda dengan pelangi yang mengalami pembiasan sehingga
menghasilkan berbagai warna, warna pada gelembung disebabkan adanya superposisi
cahaya cahaya pada permukaan. Refleksi cahaya pada permukaan gelembung dari
luar dan dari bagian dalam yang transparan menyebabkan tumpang-tindih cahaya
putih yang merupakan gabungan dari berbagai gelombang warna. Cahaya putih ini
selanjutnya akan meneruskan sinar
sehingga terpantul kembali secara bersamaan.
Ternyata, prinsip refleksi cahaya pada
permukaan gelembung sabun baru-baru ini dikembangkan melalui percobaan para peneliti
dari Universitas Tokyo; Yoichi Ochiai, Alexis
Oyama, dan Keisuke Toyoshima. Mereka mengkaji sifat pada gelembung mengenai
refleksi cahaya dan mencoba membuat layar tertipis di dunia dengan bantuan
gelombang suara supersonik. Para peneliti menggunakan speaker yang memancarkan
gelombang suara supersonik ke permukaan gelembung. Dengan demikian, permukaan
gelembung yang sebelumnya tembus cahaya menjadi buram dan dapat merefleksikan
cahaya untuk menghasilkan gambar.
Sebagaimana yang telah saya terangkan di
atas, prinsip-prinsip fisika yang terdapat pada hal-hal kecil semacam gelembung
sabun sebetulnya dapat kita kembangkan untuk lebih
memajukan ilmu pengetahuan dan teknologi. Kita dapat mencontoh jejak para
peneliti tersebut sehingga mampu menghasilkan
penemuan-penemuan baru demi peradaban manusia yang lebih baik.
Sumber:
Artikel ini dibuat pertama
kali untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Pendidikan Bahasa Indonesia.
Apabila ada yang membutuhkan materi dalam situs ini jangan sungkan menghubungi
Penulis.
Salam. =⁰ᴥ⁰=)
No comments:
Post a Comment