Fisikawan di Brown University telah menerapkan dinamika fluida yang kompleks pada masalah yang sangat mengejutkan: mengapa tetes terakhir cairan membutuhkan waktu lama untuk dikosongkan dari wadah. Penelitian yang diterbitkan dalam Physics of Fluids ini menggunakan persamaan Navier-Stokes yang sudah mapan untuk memprediksi dengan tepat berapa lama waktu yang dibutuhkan cairan dengan viskositas berbeda-beda untuk mengalir di bawah pengaruh gravitasi.
Ilmu Kesabaran
Penelitian ini lahir dari rasa frustrasi sehari-hari. Peneliti Jay Tang dan Thomas Dutta, saat mengerjakan proyek terpisah yang melibatkan perilaku fluida (Tang pada pertumbuhan bakteri di lingkungan basah, Dutta pada aliran permukaan), memperhatikan rasa jengkel yang terus-menerus saat menunggu cairan kental dikosongkan. Dutta mengingat desakan neneknya untuk terus meminumnya hingga tetes terakhir, sementara Tang menghadapi masalah yang sama saat membersihkan wajan besi cornya.
Kuncinya terletak pada rezim kental dinamika fluida—bagaimana gesekan internal memengaruhi pergerakan zat cair. Tim menggunakan persamaan Navier-Stokes untuk memodelkan hal ini, kemudian menguji prediksi mereka dengan menuangkan cairan seperti air, susu, mentega, dan minyak zaitun ke dalam piring dengan kemiringan 45 derajat, mengukur waktu pengurasan hingga 90% cairan mengalir.
Hasil: Viskositas adalah Segalanya
Percobaan ini mengkonfirmasi perhitungan teoritis: viskositas adalah faktor dominan. Air terkuras dalam hitungan detik, sedangkan sirup maple dingin membutuhkan waktu berjam-jam. Tang, yang sengaja meninggalkan minyak di wajannya untuk mencegah karat, mengakui bahwa dia meremehkan waktu tunggu—kemiringan idealnya yang kedua harus terjadi setelah 15 menit.
Di Luar Wastafel Dapur
Ini bukan hanya ilmu dapur. Prinsip yang sama yang mengatur tetes terakhir sirup juga berlaku untuk dinamika bakteri, dimana aliran cairan menentukan perilaku mikroba. Studi ini memberikan latihan praktis bagi para peneliti, namun juga menunjukkan bagaimana fisika fundamental mendasari aspek paling duniawi dalam kehidupan sehari-hari.
“Fisika ini ada di mana-mana dalam penelitian utama kami… kebetulan juga merupakan fisika fluida sehari-hari di dapur,” jelas Tang.
Studi ini memberikan pengingat lucu bahwa fenomena yang tampaknya sederhana pun memiliki penjelasan ilmiah yang kompleks. Hal ini juga menggarisbawahi pentingnya kesabaran, terutama ketika berhadapan dengan cairan yang sangat kental.
