Pernahkah anda alami situasi di mana anda cuba menuang kopi, teh atau apa-apa minuman dari cawan ke dalam bekas yang lain, tetapi minuman tersebut meleleh dan mengotorkan dapur anda.
Bagaimana hal ini boleh berlaku? Mengapa sangat sukar untuk kita menuangkan cecair dari cawan?
Satu prinsip fizik yang dikenali sebagai kesan Coanda adalah dalang kepada dapur anda yang kotor disebabkan oleh tumpahan minuman.
BESARKAN TEKS A- A+
Namun, bukan semua hal yang tidak baik datang daripada kesan ini kerana ia juga merupakan sebab pesawat boleh terbang.
Henri Coanda dan pesawat berkuasakan jet pertama
Anda mungkin tidak pernah mendengar nama Henri Coanda, yang mana satu kerugian. Beliau merupakan manusia pertama yang mencipta pesawat berkuasakan jet pada tahun 1910.
Jet di sini membawa maksud pancutan aliran cecair atau gas yang laju dipaksa keluar dari pembukaan kecil.
Ciptaannya ini kurang berjaya tetapi dalam tahun-tahun berikutnya, beliau telah membuat sumbangan besar kepada pengetahuan kita tentang bagaimana sayap pesawat menghasilkan daya angkat.
Pada tahun 1934, Henri memfailkan paten untuk peranti yang berfungsi terhadap apa yang sekarang dikenali sebagai kesan Coanda: Pada permukaan melengkung, aliran bendalir yang bergerak akan menghasilkan tekanan dalaman yang membuatkannya terus bergerak di sepanjang permukaan itu.
Disebabkan udara dianggap sebagai cecair seperti air, sayap pesawat boleh menggunakan kesan ini untuk menjana daya angkat.
Bagaimana ini berlaku?
Molekul yang bergerak dengan lebih laju mempunyai tekanan yang lebih rendah daripada molekul bergerak perlahan (menurut peraturan yang dipanggil prinsip Bernoulli), jadi pancutan aliran udara pantas (jet) pada dasarnya adalah aliran tekanan rendah yang dikelilingi oleh oleh kawasan tekanan tinggi di semua bahagian.
Jika anda meletakkan satu permukaan di satu bahagian pancutan aliran udara pantas ini, anda akan menghapuskan tekanan tinggi yang menekannya, sekaligus membuatkan tekanan di bahagian satu lagi untuk menolak keseluruhan pancutan aliran deras ke atas permukaan itu.
Dengan ini, aliran cecair atau udara itu akan kekal "terperangkap" pada permukaan tersebut walaupun permukaan tersebut melengkung.
Sukar untuk difahami bukan?
Dalam istilah yang lebih mudah, kesan Coanda adalah kecenderungan cecair, seperti udara atau cecair lain, untuk mematuhi dan mengalir di sepanjang permukaan rata dan melengkung.
Untuk memahami dengan lebih praktikal, kita praktikkan kepada sayap pesawat. Sayap pesawat mempunyai bentuk melengkung di bahagian atas dan rata di bahagian bawah.
Kerana kecenderungan semula jadi udara adalah untuk bergerak dalam garis lurus, molekul udara melengkung di bahagian atas sayap berada dalam konflik.
Molekul udara yang paling dekat dengan sayap kekal "terperangkap" pada sayap, tetapi molekul udara yang paling jauh "melarikan diri" dari tarikan ini dan bergerak lurus.
Sementara itu, bahagian bawah sayap adalah lurus, jadi molekul udara tetap berkumpul bersama ketika meluncur di sepanjang permukaannya.
Hasilnya adalah jumlah molekul udara di bahagian atas dan di bahagian bawah sayap adalah sama banyak, tetapi molekul udara tersebar ke kawasan yang lebih luas di bahagian atas sayap berbanding di bahagian bawah.
Ini membuatkan tekanan di bahagian bawah sayap pesawat menjadi tinggi dan tekanan di bahagian atas sayap pesawat menjadi rendah pada masa yang sama, sekaligus mewujudkan daya angkat yang membolehkan pesawat terbang.
Kesan Coanda ketika menuang kopi
Jadi, apa kena mengena kesan Coanda ini dengan proses menuang kopi?
Molekul cecair di dalam cawan tertakluk kepada tekanan sekeliling dari udara sekitarnya.
Apabila anda menuangkan kopi dari cawan, tekanan sekeliling memaksa bendalir melekat pada permukaan cawan.
Dan tekanan ini menyebabkan molekul-molekul cecair tersebut kekal terperangkap walaupun permukaan cawan melengkung di bahagian bibirnya.
Untuk mengelakkan cecair dari meleleh, graviti mesti mengatasi kedua-dua ketegangan permukaan cecair dan pematuhan cecair ke permukaan cawan, akibat daripada Kesan Coanda.
Namun, 90% daripada kes ini telah membuktikan bahawa gabungan kedua-dua ini mengatasi kekuatan graviti, yang membuatkan air meleleh dari bibir cawan.
Tetapi kesan Coanda ini terbatas.
Sebagai contoh, sekiranya lengkung pada muncung cawan itu cukup tajam, seperti pada muncung jag, maka bendalir menjadi "tidak terperangkap" dan mengalir dengan bebas.
Itulah sebabnya air yang dituangkan dari jag tidak meleleh seperti mana yang berlaku pada cawan biasa.
Rujukan:
1. Coanda Effect: Flow Phenomenon and Applications
2. Curiosity
