(a) Seseorang yang ditusuk dengan ujung jari mungkin merasa kesal, tetapi gaya ujung jari hanya memiliki sedikit efek dan tidak bertahan lama. (b) Sebaliknya, jika gaya yang sama  diaplikasikan pada luas permukaan seukuran ujung runcing sebuah jarum suntik, itu cukup untuk merobek kulit.
Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa jarum begitu mudah menusuk sesuatu? Mengapa begitu mudah menusukkan jarum melalui sehelai kain atau karton (atau jarum suntik pada gambar judul) dan begitu sulit melakukan hal yang sama dengan paku tumpul?
Bukankah gaya yang sama bekerja pada jarum runcing maupun paku tumpul? Gayanya sama, tapi tekanannya tidak, dan dari sini akan kita telaah satu lagi topik Gravitasi dari Fisika untuk Hiburan.
Tekanan (p) didefinisikan sebagai gaya normal F per satuan luas A di mana gaya itu diaplikasikan: p = F/A.
Perhatikan:
Meskipun gaya adalah besaran vektor, tetapi tekanan adalah besaran skalar. Tekanan adalah besaran skalar karena didefinisikan sebanding dengan besarnya gaya yang bekerja tegak lurus terhadap luas permukaan. Satuan SI untuk tekanan adalah pascal (Pa), dinamakan menurut nama matematikawan dan fisikawan Prancis Blaise Pascal (1623-1662), di mana: 1 Pa = 1 N/m2.
Pada jarum, seluruh gaya terkonsentrasi pada ujungnya yang runcing, sedangkan pada paku tumpul, gaya yang sama didistribusikan ke luas permukaan ujung tumpul yang lebih besar. Jadi, meskipun kita mengerahkan gaya yang sama, jarum memberikan tekanan yang jauh lebih besar daripada paku tumpul, atau ujung jari pada gambar judul.
Amati juga bahwa garu bergigi 20 melonggarkan tanah lebih dalam daripada garu bergigi 6 dengan berat yang sama. Mengapa? Karena tekanan pada setiap gigi dari garu pertama lebih besar dari pada setiap gigi kedua.
Catatan:
Sampai di sini, pembelajaran yang bisa kita petik adalah:
1. Jarum sejalan dengan ungkapan "kecil-kecil cabe rawit," atau dalam hal ini tekanannya lebih besar.
2. Sesuatu yang "kecil" adalah apa yang kita jadikan "titik fokus" ke mana kekuatan atau gaya kita kerahkan untuk menghasilkan dampak atau tekanan yang jauh lebih besar.
Ketika kita berbicara tentang tekanan, kita harus selalu mempertimbangkan, selain gaya, juga luas permukaan di mana gaya itu bekerja.
Analoginya adalah, ketika kita diberitahu bahwa seorang pekerja dibayar mahal, kita tidak bisa langsung menyimpulkan apakah upah itu banyak atau sedikit, karena kita belum apakah upah itu untuk sebulan atau setahu.
Demikian pula kerja suatu gaya bergantung pada apakah gaya itu didistribusikan pada luas permukaan dari 1 cm persegi atau terkonsentrasi pada 1/100 milimeter persegi.
Ski dengan mudah membawa kita melintasi salju beku, tanpa ski kita terjatuh. Mengapa? Pada ski, berat tubuh Anda didistribusikan ke area yang jauh lebih besar.
Misalkan permukaan ski 20 kali lebih besar dari permukaan sol sepatu kita, maka di atas ski kita akan memberikan tekanan pada salju yang hanya 1/20 dari tekanan yang kita berikan ketika kita tidak memakai ski.
Seperti yang telah kita perhatikan, salju akan menahan Anda saat Anda berada di atasnya, tetapi akan berbeda jika Anda tidak memakainya.
Untuk alasan yang sama, kuda-kudaan yang digunakan di rawa-rawa diberi bersepatu dengan cara khusus yang memberilan permukaan pendukung yang lebih luas dan mengurangi tekanan yang diberikan per sentimeter persegi.
Demikian pula, orang-orang mengambil tindakan pencegahan yang sama ketika mereka ingin melewati rawa atau es tipis, dengan merangkak untuk mendistribusikan berat badan mereka ke permukaan yang lebih luas.
Terakhir, walaupun sangat berat, tank dan traktor tidak terjebak di tanah yang lunak, sekali lagi karena beratnya didistribusikan pada permukaan pendukung yang besar. Sebuah traktor dengan berat 8 ton memberikan tekanan hanya 600 gram per sentimeter persegi. Ada traktor yang memberikan tekanan hanya 160 gr/cm2, meskipun bebannya 2 ton, sehingga memudahkan penyeberangan rawa gambut dan pantai pasir.
Ini adalah luas pemukaan pendukung besar yang memberikan keuntungan, sedangkan sebaliknya, luas pemukaan pendukung yang sangat kecil yang memberikan keuntungan ketika kita menggunakan jarum.
Ini semua menunjukkan bahwa ujung yang runcing menembus benda-benda hanya karena memiliki luas pemukaan yang sangat kecil bagi gaya untuk bekerja.
Itulah sebabnya pisau tajam memotong lebih baik daripada pisau tumpul, gaya terkonsentrasi pada luas pemukaan tepi pisau yang lebih kecil.
Ringkasnya: benda tajam menusuk dan memotong dengan baik, karena banyak tekanan terkonsentrasi pada titik dan tepinya.
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, 6 Agustus 2021
Johan Japardi
