Saat Anda merobek pita pengepakan, Anda menciptakan ledakan sonik supersonik.

Saat Anda merobek pita pengepakan, Anda menciptakan ledakan sonik supersonik.

Hari ini kita berbicara tentang hal kecil yang pernah dialami setiap orang — membuka paket, atau lebih tepatnya, saat Anda membuka pita pengepakan.

Itu hanya selotip bening murah yang dijual di toko alat tulis, dan kebanyakan orang berpikir tidak ada yang perlu ditelusuri tentang hal itu. Namun di balik gerakan sederhana ini terdapat teka-teki fisika yang telah membingungkan para fisikawan selama beberapa dekade. Sebuah makalah yang baru diterbitkan akhirnya memecahkan misteri tersebut, dan kesimpulannya sangat mengejutkan sehingga Anda tidak akan mempercayainya pada pandangan pertama.

Banyak dari kita secara tidak sengaja melihat petunjuk ketika kita masih kecil. Jika Anda memperhatikan teksturnya dengan cermat, Anda akan melihat retakan horizontal muncul saat Anda merobek pita perekat, dan retakan ini terkait erat dengan suara tajam dan khas yang dihasilkan pita perekat. Bahkan ada trik yang dapat Anda gunakan: tarik selotip dengan lembut dan mantap, dan selotip akan terpisah dengan mulus dengan retakan horizontal yang jauh lebih sedikit dan suara yang tidak terlalu keras. Sebagai anak-anak, kita hanya mengamati fenomena tersebut tanpa memahami sains, dan tidak pernah mengetahui mekanisme supersonik yang berperan.

Robeknya pita menghasilkan suara yang melengking, gemetar, dan bergerigi; semakin cepat Anda menarik, semakin tajam suaranya, bahkan terdengar di dua meja.

Kebanyakan orang berasumsi bahwa suara keras timbul karena gesekan: dua lapisan pita perekat bergesekan dan bergetar satu sama lain, menggerakkan udara hingga menghasilkan suara, seperti busur biola yang meluncur melintasi senar.

Logika ini sekilas terdengar masuk akal, namun memiliki kelemahan kritis. Kebisingan berubah secara drastis tergantung pada kecepatan tarikan, sudut, dan merek pita. Getaran gesekan sederhana tidak dapat menjelaskan variasi yang begitu luas.

Fisikawan telah mempelajari teka-teki ini selama beberapa dekade dan menemukan petunjuk penting: pita perekat tidak dapat dipisahkan dengan mulus. Antarmuka pengikat bergantian antara menempel erat dan tergelincir secara tiba-tiba, bergerak secara tiba-tiba seperti ritsleting yang macet. Siklus adhesi dan geser yang bergantian ini dikenal sebagai gerakan stick-slip.

Gerakan tongkat-slip adalah fenomena gesekan yang umum terjadi di mana-mana dalam kehidupan sehari-hari dan di alam:

Gempa bumi: Lapisan batuan pada garis patahan saling mengunci. Stres menumpuk hingga ambang batas kritis tercapai, memicu kemerosotan mendadak.

Bola basket berhenti cepat: Suara berderit yang dihasilkan saat sol sepatu bergesekan dengan lapangan kayu.

Pintu kayu tua: Gesekan engsel menimbulkan derit keras saat Anda mendorong pintu hingga terbuka.

Menulis di papan tulis: Kapur meluncur dengan tersentak-sentak dan mengeluarkan suara melengking yang tidak nyaman.

Stick-slip sendiri bukanlah hal yang langka. Namun, pergerakan tongkat-slip selama pengelupasan pita perekat terjadi jauh lebih cepat dari perkiraan para ilmuwan. Peralatan observasi yang lebih tua tidak memiliki presisi dan frame rate yang memadai untuk merekam seluruh proses, sehingga penelitian terhenti selama beberapa dekade.

Pada tahun 2025, sebuah tim peneliti mengadopsi teknologi observasi baru dan ide-ide eksperimental yang inovatif, dan untuk pertama kalinya memvisualisasikan sepenuhnya mekanisme sebenarnya di balik suara keras yang dihasilkan saat merobek pita perekat.

Persiapan eksperimennya sangat mudah: para peneliti menempelkan selotip biasa ke piring kaca. Saat mengupas selotip, beberapa perangkat secara bersamaan merekam seluruh proses pemisahan:

Kamera berkecepatan tinggi yang dipasang di bawah kaca menangkap bentuk lapisan perekat yang terkelupas dan kecepatan penyebaran retakan secara real time melalui pelat;

Sistem pencitraan Schlieren: Udara tidak terlihat dengan mata telanjang, namun cahaya sedikit membelok ketika melewati udara dengan kepadatan berbeda. Perangkat optik ini memperbesar dan mencatat defleksi cahaya tersebut, membuat gelombang kompresi dan gelombang kejut yang terbentuk di udara terlihat;

Mikrofon berpresisi tinggi merekam audio secara serempak, secara tepat mencocokkan setiap denyut suara dengan retakan material terkait yang tertangkap kamera.

Eksperimen ini merekam cuplikan pada kecepatan bingkai ultra-tinggi, yaitu 2 juta bingkai per detik. Sebagai perbandingan, film standar hanya berjalan pada 24 fps, dan video gerak lambat pada umumnya mencapai 240 fps. Dua juta frame berarti setiap gerakan kecil dalam satu detik dibagi menjadi dua juta frame individual.

Dengan menyelaraskan sinyal audio dengan rekaman visual secara akurat, para peneliti akhirnya mengidentifikasi sumber asli dari suara nyaring rekaman tersebut.

Saat Anda menarik selotip ke atas, retakan horizontal terbentuk tepat di belakang batas antara bagian yang sudah dikupas dan belum dikupas. Tegak lurus dengan panjang pita perekat, retakan melintasi pita perekat dari satu sisi ke sisi lainnya.

Retakan tersebut menyebar lebih cepat daripada kecepatan suara di udara, sehingga memenuhi syarat sebagai retakan supersonik; Saat retakan supersonik mencapai tepi pita, energi besar dilepaskan ke udara dan membentuk gelombang kejut berbentuk busur yang menyebar ke luar. Bentuknya sama persis dengan gelombang kejut ledakan, hanya saja dalam skala yang sangat kecil;

Gelombang kejut ini pada dasarnya adalah ledakan sonik kecil, mengikuti prinsip fisik yang sama seperti ledakan sonik yang tercipta ketika jet tempur menembus penghalang suara;

Siklus ini berulang terus menerus: setelah satu retakan horizontal dan ledakan sonik, retakan melintang supersonik baru terbentuk lebih jauh lagi, melepaskan gelombang kejut tanpa henti hingga Anda berhenti merobek pita perekatnya.

Bunyi “rip” melengking terus-menerus yang kita dengar bukanlah bunyi getaran tunggal. Sebaliknya, gelombang kejut kecil yang tak terhitung jumlahnya menyerang gendang telinga satu demi satu. Gelombang kejut terjadi pada frekuensi yang sangat tinggi sehingga telinga manusia tidak dapat membedakan denyut satu per satu, sehingga menyatu menjadi suara yang menusuk dan terus-menerus.

Masyarakat umum menganut pandangan tradisional bahwa gesekan pada pita menghasilkan getaran yang menggerakkan udara dan menimbulkan kebisingan. Namun mekanisme fisik sebenarnya menceritakan cerita yang berbeda: robeknya pita perekat memicu keretakan material secara supersonik. Energi besar dilepaskan secara instan di tepi retakan, menekan udara di sekitarnya dan menghasilkan suara melengking yang keras melalui gelombang kejut. Meskipun kedua penjelasan tersebut berbeda hanya dengan satu kata kerja, logika fisik yang mendasari keduanya sangat berbeda.

Bagian yang paling menarik dari penelitian ini adalah lebih dari sekedar temuan eksperimental yang berlawanan dengan intuisi — penelitian ini mengungkapkan kebenaran yang mendalam: rutinitas sepele yang tak terhitung jumlahnya dalam kehidupan sehari-hari menyembunyikan misteri fisik yang belum sepenuhnya terkuak. Segulungan pita alat tulis seharga hanya satu dolar AS, tindakan santai merobeknya, retakan horizontal yang terlihat, dan suara menusuk yang berfluktuasi, semuanya terkait dengan sistem fisika guncangan yang rumit, termasuk retakan supersonik dan ledakan sonik mini. Di dalam momen paling biasa dalam kehidupan sehari-hari terdapat romansa sains yang paling murni.