بِسْــــــــــــــــمِ اﷲِالرَّØْÙ…َÙ†ِ اارَّØِيم
Kalau kita melihat rel kereta api di stasiun atau di perlintasan, tampak bahwa rel beserta bantalannya diletakkan di atas pecahan batu kecil atau kerikil.
Gambar adalah contoh rel yang ditempatkan di atas kerikil. Mengapa demikian?
Mengapa bukan langsung di atas tanah atau di atas beton? Mengapa kerikil?
Mengapa bukan batu besar sekalian atau pasir?
Kita selalu melihat ini dan mungkin jarang memikirkan mengapa. Kita hanya melihat, dan setelah 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 jika benda tersebut tidak melepaskan energinya. Jadi, rel yang bergetar akan bergetar terus jika rel tersebut tidak melepaskan energi yang diterimanya dari roda kereta. Jika getaran berlansung sangat lama, bisa 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 adalah menumbukkan rel kepada benda yang dapat menyerap energi. Apakah benda tersebut?
Salah satunya adalah batu-batu kecil. Itulah alasannya rel kereta api beserta bantalannya
diletakkan di atas kerikil.
Bagaimana caranya agar 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 elastis 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 akibat diubah menjadi kalor. Begitu seterusnya sehingga energy getaran rel hilang. Jika tidak dipasang kerikil atau batu kecil maka rel akan bergetar lama dan bias menyebabkan rel bengkok.
Kenapa dipasang kerikil ataub atu kecil, bukan batu besar?
Laju pengubahan energy gerak kerikil menjadi kalor bergantung pada luas permukaan kontak antar kerikil. Karena pada tempat kontak itulah terjadi tumbukan dan dihasilkan kalor. Makin luas permukaan kontak maka makin cepat energy gerak diubah menjadi kalor. Luas permukaan kontak makin besar jika 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 tidak boleh terlalu kecil. Jika ukuran kerikil terlalu kecil maka kerikil pertama yang kontak dengan rel dapat 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 lama kelamaan, kerikil pada rel hilang meloncat kepinggir rel. Jadi ada kompormi antara memperkecil ukuran dan mempertahankan kerikil tetap di tempat saat menerima energi dari rel. Kompromi tersebut menghasilkan ukuran yang digunakan sekarang merupakan
ukuran yang ideal.
Kerikil sungai yang bentuknya hampir bulat dan permukaannya mulus kurang efektif dibandingkan dengan kerikil dari pecahan batu. Bentuk permukaan kerikil sungai yang mendekati bulat dan mulus memiliki 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 adalah berimajinasi, penulis Prof. Mikrajuddin Abdullah
