September 27, 2022

Postingan ini telah diperbarui. Ini awalnya diterbitkan pada 2 Juli 2017.

Ini adalah tradisi kuno: Jutaan orang Amerika, dari bayi hingga orang tua, menghadiri pertunjukan kembang api untuk Empat Juli. Tidak ada yang lebih patriotik seperti duduk di atas selimut dan menyaksikan ratusan ledakan menerangi langit untuk menghormati ulang tahun negara Anda. Tapi bagaimana kembang api bekerja?

Nah, kami di sini untuk membekali Anda dengan beberapa fakta menyenangkan tentang sains paling patriotik: kembang api, kimia ledakan. Ini sempurna untuk memamerkan kecerdasan di barbekyu Empat Juli Anda.

Bagaimana cara kerja kembang api?

Kembang api ditemukan berabad-abad yang lalu di Cina, dan meskipun sekarang terlihat berbeda, mereka masih memiliki komponen dasar yang sama. Kembang api yang mungkin Anda lihat di pameran Fourth of July modern adalah kerang udara—ini sangat berbeda dari kembang api yang mungkin Anda nyalakan di rumah (jika Anda tinggal di negara bagian yang mengizinkan kembang api, yaitu.)

Cangkang udara adalah bahan peledak dan bahan kimia tambahan yang kuat dan serbaguna. Di luar, yang bisa Anda lihat hanyalah casing kertas seukuran jeruk bali dan sekringnya. Tapi bagian dalamnya dikemas ketat dengan komponen individu yang diperlukan untuk menciptakan semua efek yang memukau kita.

Tugas paling dasar kembang api adalah naik ke langit dan meledak. Itu hanya membutuhkan dua bahan utama: bahan kimia yang kaya oksigen (dikenal sebagai pengoksidasi, seperti kalium nitrat) dan bahan bakar untuk dibakar (belerang dan arang sering digunakan). Bahan kimia ini digabungkan untuk membentuk bubuk hitam, yang telah digunakan sejak kembang api Tiongkok paling awal sebagai propelan untuk menembakkan cangkang ke udara dan sebagai bahan peledak untuk ledakan yang sebenarnya.

Sebagian besar cangkang udara terdiri dari “bintang” seukuran marmer, pelet kimia yang menciptakan efek ledakan spesifik. Muatan yang meledak mengisi sisa ruang di cangkang, dipisahkan dengan cerdas dari bubuk hitam yang mendorongnya ke udara. Lagi pula, tidak ada yang ingin cangkangnya segera meledak.

Untuk peluncuran, cangkang ditempatkan dalam mortar, tabung yang mengarahkannya ke arah yang benar dan pada sudut yang tepat. Ketika sekering yang menyala mencapai muatan pengangkat di dasar cangkang, bubuk mesiu yang terbakar memberikan momentum bagi cangkang untuk menembak ke langit. Jumlah bubuk mesiu dapat mengontrol seberapa tinggi cangkang naik.

See also  Apakah T. rex benar-benar tiga spesies yang berbeda? Ada perdebatan.

Sementara itu, sekering internal—mencapai dari muatan pengangkat ke pusat massa bahan peledak dari cangkang—juga telah dinyalakan untuk menentukan waktu ledakan yang sebenarnya. Ketika sekering terbakar sampai ke ujungnya, ia menyalakan muatan yang meledak, menyalakan bintang-bintang dan melemparkannya ke langit. Ini adalah ledakan yang meluas ke luar yang kami ooh dan ah lebih. Cangkangnya terbakar, dan yang tersisa untuk kembali ke tanah hanyalah sisa-sisa kulit kertas yang hangus (jadi jangan khawatir, kembang api yang meledak dengan benar tidak akan kembali ke Bumi dan mendarat di atas Anda).

Titik terang yang keluar adalah pelet bintang yang menyala, yang keluar dari muatan ledakan yang meledak. GIPHY

Sekarang, mari kita lihat ledakan ini sendiri. Kami telah melihat kembang api merah, putih, dan biru pada Empat Juli, atau hati di pesta pernikahan. Bagaimana Anda mengontrol warna dan bentuk ledakan yang tampaknya tidak terkendali?

Warna sebenarnya berasal dari bahan kimia di bintang-bintang. Beberapa senyawa logam memancarkan cahaya berwarna ketika energi ditambahkan padanya (misalnya, dari ledakan). Panduan praktis untuk pelangi kimia ada di bawah ini:

  • Merah: strontium
  • Jeruk: kalsium
  • Kuning: natrium
  • Hijau: barium
  • Biru: tembaga
  • Ungu: strontium dan tembaga
  • Putih: Aluminium, titanium, atau magnesium

Biru adalah salah satu warna yang paling sulit untuk diproduksi, kata John Conkling, seorang profesor emeritus kimia di Washington College. (Sayangnya, Conkling meninggal pada tahun 2021, dan pertunjukan kembang api baru-baru ini diadakan awal bulan ini untuk menghormatinya di Maryland.)

Kemajuan terbaru dalam kimia kembang api telah membantu menciptakan warna biru yang lebih hidup (suatu keharusan untuk menampilkan patriotisme Empat Juli yang sukses).

Selanjutnya, kembang api berkumpul menjadi berbagai bentuk dan formasi melalui teknik yang sangat sederhana: bintang-bintang dilekatkan pada selembar kertas dalam bentuk pola yang diinginkan. Mencoba membuat wajah tersenyum? Letakkan saja lingkaran bintang dengan beberapa tambahan di tengah untuk membentuk fitur wajah.

See also  Cara memilih dan memindahkan beberapa aplikasi di iPhone

“Dibutuhkan banyak pengujian,” kata Conkling. “Anda harus mengetahui dengan tepat bagaimana menempatkannya sehingga bentuk atau pola di langit sesuai dengan yang Anda inginkan.”

Terkadang cara kembang api meledak juga penting. Kembang api yang muncul begitu saja di udara menciptakan efek yang sangat berbeda dari kembang api yang berderak saat memudar, atau yang perlahan memudar saat melengkung di langit seperti cabang willow. Ada banyak kemungkinan untuk efek ini, jadi seniman menentukan apa yang mereka coba lihat, dan pergi ke ahli kimia untuk mewujudkannya, kata Conkling.

“Kembang api adalah media kami, seperti cat,” kata Phil Grucci, presiden dan CEO Fireworks by Grucci. “Itu yang kami gunakan untuk membuat gambar di langit.”

Pertunjukan yang berapi-api

Langkah selanjutnya adalah benar-benar merancang dan melaksanakan pertunjukan. Ini sangat sulit: butuh waktu berbulan-bulan untuk merancang, menguji, dan menyiapkan tampilan, tetapi hanya dalam 20 menit waktu pertunjukan, semuanya meledak ke langit malam. Tidak ada jejak waktu dan tenaga yang masuk ke dalamnya. Tapi dalam bisnis ini, itu pertanda sukses.

Grucci adalah generasi kelima dari enam generasi yang terlibat dalam Fireworks by Grucci, sebuah perusahaan kembang api milik keluarga di New York. Dia saat ini bersiap-siap untuk salah satu dari dua acara puncak mereka: Empat Juli. (Yang lainnya, seperti yang Anda duga, adalah Malam Tahun Baru.)

Klien mempekerjakan mereka sebagai toko serba ada untuk mengatur pertunjukan. Mereka melakukan pekerjaan desain di kantor mereka di Bellport, New York, di Long Island (dan juga memiliki fasilitas di luar Albany); manufaktur dan pengujian terjadi di pabrik amunisi tentara sewaan di Radford, Virginia. “Bahan peledak militer memiliki sinergi yang hebat dengan pembuatan piroteknik,” kata Grucci.

Selanjutnya, para desainer pergi ke situs untuk melihat ruang yang mereka kerjakan: Apakah ada air? Apakah ada bangunan? Beberapa situs lebih aneh dari yang lain; Kembang api oleh Grucci tampil di Dubai di samping Burj Khalifa, gedung tertinggi di dunia. Detail situs dimasukkan ke dalam perangkat lunak desain, dan kemudian perangkat lunak visualisasi 3D khusus digunakan untuk mensimulasikan desain dan waktu kembang api. Mereka dapat mempratinjau semuanya mulai dari ketinggian hingga warna, bahkan asap. Grucci menganggap kembang api individu sebagai pemeran karakter, dan proses merancang pertunjukan membutuhkan penuangan karakter ini ke dalam peran yang muncul pada waktu yang berbeda dan berinteraksi, semuanya di panggung besar—langit. Dibutuhkan sekitar dua jam untuk merancang setiap menit pertunjukan kembang api (jadi untuk merencanakan pertunjukan 20 menit yang khas, dibutuhkan 40 jam, atau kira-kira satu minggu kerja).

See also  Ahli kimia buta dan awas mengembangkan cara untuk berbagi data

Dengan visi mereka, para ahli kembang api dari Fireworks oleh Grucci dapat benar-benar mengatur rutinitas. Pertunjukan memiliki minimal tiga ahli kembang api, tetapi kru sering kali dapat memiliki lebih dari 250. Komputer menangani peluncuran dengan tepat hari ini. (Itu tidak selalu terjadi: Cara yang lebih lama adalah menyalakan sekering dengan tangan, dengan obor, dan metode selanjutnya adalah menggunakan sakelar untuk menyalakannya secara elektronik.)

“Ada banyak bagian yang bergerak untuk mencapai titik di mana Anda siap untuk menekan tombol ‘pergi’,” kata Grucci.

Masa depan cerah

Seperti apa kembang api di masa depan? Nah, melihat kembali sejarah mereka, mereka mungkin tidak banyak berubah: Conkling mengatakan bahwa kembang api pada dasarnya tetap sama selama ribuan tahun sejarah mereka, meskipun kemajuan dalam kimia telah membuat efek baru dan warna yang lebih cerah menjadi mungkin. Kembang api oleh “ledakan piksel” Grucci, misalnya, menggunakan microchip untuk mengontrol ketinggian ledakan. Para peneliti juga mencoba membuat kembang api tidak terlalu berasap dan lebih ramah lingkungan. Grucci telah mengembangkan kasing baru yang terlihat seperti plastik, tetapi sebenarnya merupakan polimer berbasis pati yang akan terurai lebih cepat. Kasus baru itu sedang digunakan dalam beberapa kasus sekarang.

“Ini adalah bidang sains yang benar-benar menarik,” kata Conkling. “Langit adalah batasnya.”