Lihat para pemenang Gallery of Mushy Matter Physics tahun ini

Penelitian ilmiah sering kali menghasilkan visible yang mencolok, dan tidak terkecuali para pemenang Galeri Fisika Materi Lunak tahun ini. Dipilih selama Pertemuan Maret Masyarakat Fisik Amerika minggu lalu di Las Vegas, Nevada, entri video pemenang menampilkan efek Cheerios, fisika bakiak, dan mengeksploitasi fisika di balik air mata anggur untuk membuat gelembung bertahan lebih lama. Kiriman dinilai berdasarkan kualitas visible yang mencolok dan minat ilmiah. Kontes galeri pertama kali diadakan tahun lalu, sebagian terinspirasi oleh Gallery of Fluid Movement tahunan yang sangat sukses. Kelima pemenang tahun ini akan memiliki kesempatan untuk mempresentasikan karya mereka pada pertemuan bulan Maret tahun depan di Minneapolis, Minnesota.

Sereal putri duyung

Seperti yang telah kami laporkan sebelumnya, “efek Cheerios” menggambarkan fisika di balik mengapa beberapa sereal “O” kecil terakhir yang enak itu cenderung menggumpal di dalam mangkuk: melayang ke tengah atau ke tepi luar. Efeknya juga bisa ditemukan pada butiran serbuk sari (atau telur nyamuk) yang mengambang di atas kolam atau koin kecil yang mengambang di semangkuk air. Penyebabnya adalah kombinasi daya apung, tegangan permukaan, dan apa yang disebut “efek meniskus”. Itu semua menambah jenis aksi kapiler. Pada dasarnya, massa Cheerios tidak cukup untuk memecah tegangan permukaan susu. Tapi itu cukup untuk membuat penyok kecil di permukaan susu dalam mangkuk, sehingga jika dua Cheerios cukup dekat, mereka secara alami akan melayang ke arah satu sama lain. “Penyok” bergabung dan “O” menggumpal. Tambahkan Cheerio lain ke dalam campuran, dan itu juga akan mengikuti kelengkungan susu untuk melayang ke arah “O” sesamanya.

Mengukur kekuatan sebenarnya yang berperan dalam skala sekecil itu memang menakutkan, karena ukurannya kira-kira sama dengan berat nyamuk. Biasanya, ini dilakukan dengan menempatkan sensor pada objek dan mengaturnya mengapung dalam wadah, menggunakan sensor untuk membelokkan gerakan alami. Tapi Cheerios cukup kecil sehingga ini bukanlah pendekatan yang layak. Jadi postdoc Universitas Brown Alireza Hooshanginejad dan rekan-rekannya menggunakan dua disk plastik cetak 3D, kira-kira seukuran Cheerio, dan menempatkan magnet kecil di salah satunya. Kemudian mereka meletakkan piringan-piringan itu mengapung di bak kecil berisi air, dikelilingi gulungan listrik, dan membiarkannya hanyut bersama (tarikan). Kumparan pada gilirannya menghasilkan medan magnet, menarik piringan bermagnet menjauh dari pasangannya yang tidak bermagnet (tolakan).

Hooshanginejad et al. mampu menurunkan hukum penskalaan dari eksperimen mereka yang menghubungkan kekuatan aksi kapiler dalam efek Cheerios dengan massa, diameter, dan jarak cakram. Misalnya, mereka menemukan bahwa pada jarak tertentu antara piringan, dua kekuatan yang berlawanan seimbang, sehingga piringan menjadi kebuntuan. Mereka juga mencatat bahwa pola tertentu terbentuk dalam kondisi yang berbeda. Misalnya, tolakan adalah gaya dominan ketika kerapatan partikel rendah, sehingga partikel membentuk kisi kristal. Tingkatkan densitas, dan gaya tarik menarik akan bergoyang karena partikel-partikelnya saling berdekatan. Saat itulah partikel membentuk cluster. Tingkatkan gaya tarik lebih banyak lagi, dan partikel akan membentuk garis-garis.