Kalau kita melihat rel kereta api di stasiun atau di perlintasan, tampak bahwa rel beserta bantalannya diletakkan di atas pecahan kerikil kecil atau kerikil. Gambar yakni pola rel yang ditempatkan di atas kerikil. Mengapa demikian?
Mengapa bukan pribadi di atas tanah atau di atas beton? Mengapa kerikil?
Mengapa bukan kerikil besar sekalian atau pasir?
Kita selalu melihat ini dan mungkin jarang memikirkan mengapa. Kita hanya melihat, dan sesudah itu ya sudah.
Mari kita coba diskusikan. Ketika kereta bergerak di atas rel, tentu rel kereta akan bergetar.
Hal ini disebabkan sebagian energi gerak kereta pindah ke rel.
Makin kencang kereta berlari maka getaran rel makin besar pula. Secara fisika, jika suatu benda bergetar maka benda akan bergetar terus bila benda tersebut tidak melepaskan energinya. Jadi, rel yang bergetar akan bergetar terus bila rel tersebut tidak melepaskan energi yang diterimanya dari roda kereta. Jika getaran berlansung sangat lama, sanggup jadi rel akan mengalami pembengkokan permanen dan tentu ini tidak diharapkan. Dengan demikian, untuk menyelamatkan rel maka energi getar rel harus segera dibuang.
Bagaimana caranya?
Caranya yakni menumbukkan rel kepada benda yang sanggup menyerap energi. Apakah benda tersebut?
Salah satunya adalah batu-batu kecil. Itulah alasannya rel kereta api beserta bantalannya
diletakkan di atas kerikil.
Bagaimana caranya supaya energi rel diserap oleh kerikil? Getaran rel akibat dilewati kereta menyebabkan gerakan acak kerikil-kerikil di bawahnya. Ini menghasilkan tumbukan antar kerikil. Karena tumbukan tersebut tidak lentur maka terjadi pelepasan kalor (disipasi daya). Energi gerakan kerikil menjadi berkurang karena sebagian diubah menjadi kalor. Kerikil yang sudah berkurang energinya kembali menyerap energy getaran rel dan kembali bertumbukan dengan kerikil lain sehingga energy geraknya kembali berkurang jawaban diubah menjadi kalor. Begitu seterusnya sehingga energy getaran rel hilang. Jika tidak dipasang kerikil atau batu kecil maka rel akan bergetar usang dan bias menyebabkan rel bengkok.
Kenapa dipasang kerikil ataub atu kecil, bukan kerikil besar?
Laju pengubahan energy gerak kerikil menjadi kalor bergantung pada luas permukaan kontak antar kerikil. Karena pada daerah kontak itulah terjadi tumbukan dan dihasilkan kalor. Makin luas permukaan kontak maka makin cepat energy gerak diubah menjadi kalor. Luas permukaan kontak makin besar bila ukuran partikel makin kecil.
Makin kecil ukuran kerikil, maka luas permukaan total semua kerikil makin besar. Karena luas permukaan besar menyebabkan proses pembuangan energi makin besar maka makin kecil ukuran kerikil, makin cepat energi geratan rel hilang. Tetapi ukuran kerikil dihentikan terlalu kecil. Jika ukuran kerikil terlalu kecil maka kerikil pertama yang kontak dengan rel sanggup terbang ketika mulai menerima energi. Energi yang diterima terlampau besar bagi kerikil tersebut. Energi yang besar menyebabkan kecepatan getaran sangat besar dan kerikil meninggalkan posisinya terbang ke lokasi yang lebih jauh. Akibatnya usang kelamaan, kerikil pada rel hilang meloncat kepinggir rel. Kaprikornus ada kompormi antara memperkecil ukuran dan mempertahankan kerikil tetap di daerah ketika mendapatkan energi dari rel. Kompromi tersebut menghasilkan ukuran yang dipakai kini merupakan
ukuran yang ideal.
Kerikil sungai yang bentuknya hampir lingkaran dan permukaannya mulus kurang efektif dibandingkan dengan kerikil dari pecahan batu. Bentuk permukaan kerikil sungai yang mendekati lingkaran dan mulus mempunyai luas permukan lebih kecil didangiknan dengan kerikil cadas hasil pemecahan batu. Dengan menggunakan kerikil cadas maka luas pemukaan kontak menjadi lebih besar lagi dan pelepasan energi menjadi lebih cepat.
sumber : berfisika yakni berimajinasi, penulis Prof. Mikrajuddin Abdullah
Sumber http://fisikane.blogspot.com
EmoticonEmoticon