Saya mengamati bahwa alat yang bisa menjelaskan tentang gerak perpetual "berbatas waktu" yang mudah ditemukan adalah sebuah pendulum Newton (lihat foto judul).
Catatan:
Mestinya mesin perpetual dimasukkan ke dalam topik Gerak, namun karena mesin perpetual yang diuraikan oleh Perelman dalam buku Physics for Entertainment jilid 1 ditenagai oleh air, maka dia memasukkannya ke dalam topik Cairan.
Gerak Perpetual
Gerak perpetual (gerak abadi atau terus menerus) adalah gerak benda yang berlangsung selamanya dalam sistem yang tidak terganggu (unperturbed system).
Mesin Perpetual
Mesin perpetual adalah mesin hipotetik yang bisa melakukan pekerjaan tanpa batas tanpa sumber energi eksternal. Mesin semacam ini tidak mungkin, karena akan melanggar hukum termodinamika I atau II, atau dua-duanya.
Hukum termodinamika berlaku tanpa tergantung pada ukuran sistem. Misalnya, gerakan dan rotasi benda angkasa seperti planet mungkin tampak perpetual, tetapi sebenarnya tunduk pada banyak proses yang secara perlahan menghilangkan energi kinetiknya, seperti angin matahari, resistansi medium antarbintang, radiasi gravitasi, dan radiasi termal, sehingga tidak akan terus bergerak selamanya.
Mesin Perpetual Palsu
Dari tangki bawah, minyak kembali diserap oleh sumbu-sumbu ke atas. Dengan demikian, minyak tidak pernah berhenti mengalir ke roda dayung, dan membuat roda itu berputar untuk selama-lamanya.
Jika orang yang menggambarkan alat ini bersusah payah untuk membuatnya, mereka akan menyadari bahwa tidak ada setetes minyak pun yang akan mencapai bejana atas, apalagi membuat roda berputar. Kita tidak perlu membuat alat ini untuk menyadari bahwa hal itu memang demikian.
Sebenarnya, mengapa si inventor itu berpikir bahwa minyak harus mengalir dari bagian sumbu atas yang bengkok? Memang benar bahwa gaya kapiler, setelah mengatasi gaya gravitasi, mengangkat minyak ke atas sumbu, tetapi gaya-gaya yang sama inilah yang mencegah minyak dalam pori-pori sumbu sehingga tidak keluar.
Bahkan seandainya untuk sesaat minyak mencapai bejana atas dari mesin "perpetual" palsu itu karena gaya kapiler, sumbu yang seharusnya mengangkat minyak malah akan menurunkannya ke tangki bawah.
Alat imajinatif ini mirip dengan alat berpenggerak air lainnya, yang ditemukan oleh mekanik Italia Strada si Tua pada 1575.
Gambar di atas menunjukkan perangkat Strada yang lucu ini. Saat berbelok, sekrup Archimedes mengangkat air ke tangki atas, dari mana ia mengalir keluar melalui sebuah alur untuk menggerakkan dayung roda pengisi tangki yang ditunjukkan pada sudut kanan bawah.
Roda ini memutar penggiling dan secara bersamaan bekerja melalui beberapa roda gigi dengan sekrup Archimedes yang sama yang mengangkat air ke tangki atas. Singkat cerita, sekrup memutar roda dan roda memutar sekrup!
Jika alat semacam itu mungkin, hal yang paling sederhana adalah melempar tali ke atas katrol dan mengikat beban yang sama ke setiap ujungnya. Saat satu beban turun, beban itu akan mengangkat beban lainnya, yang, jika turun, akan mengangkat beban pertama. Bukankah itu akan menjadi mesin "perpetual" yang bagus?
Catatan:
Pada 2017, keadaan materi baru, kristal waktu, ditemukan di mana pada skala mikroskopis atom-atom komponen kristal berada dalam gerak berulang yang terus-menerus, sehingga memenuhi definisi harfiah "gerak perpetual." Namun, kristal itu bukan merupakan mesin perpetual dalam pengertian tradisional maupun melanggar hukum termodinamika, karena berada dalam keadaan dasar kuantumnya, sehingga tidak ada energi yang bisa diekstraksi darinya. Kristal tersebut menunjukkan gerak tanpa energi.
Kepustakaan:
1. Perelman, Y., Physics for Entertainment, Book 1, Shkarovsky, A. (Transl.), Foreign Language Publishing House, Moscow, 1936.
2. Diary Johan Japardi
3. Berbagai sumber daring.
Jonggol, 30 Juli 2021
Johan Japardi
