September 29, 2022

Artikel ini awalnya ditampilkan di Percakapan.

Jika Anda ingin memahami mengapa beberapa istana pasir tinggi dan memiliki struktur yang rumit sementara yang lain hampir tidak berbentuk gumpalan pasir, ada baiknya Anda memiliki latar belakang di bidang teknik geoteknik.

Sebagai pendidik teknik geoteknik sendiri, saya menggunakan istana pasir di kelas untuk menjelaskan bagaimana interaksi tanah, air dan udara memungkinkan untuk membangun kembali lanskap setelah menambang logam penting untuk transisi energi.

Membangun istana pasir membutuhkan campuran yang tepat dari ketiga bahan tersebut. Pasir menyediakan struktur, tetapi air di antara butiran pasir yang memberikan gaya—dalam hal ini, isapan—yang menyatukan pasir. Dan tanpa jumlah udara yang tepat, air hanya akan mendorong butiran pasir terpisah.

Bukan sembarang pasir

Butir pasir, menurut badan standar ASTM International’s Unified Soil Classification System, adalah partikel tanah yang memiliki diameter 0,003 inci (0,075 mm) hingga 0,187 inci (4,75 mm). Pasir, menurut definisi, memiliki setidaknya setengah partikel mereka dalam kisaran itu. Lanau atau lempung adalah tanah dengan partikel yang lebih kecil dari ukuran pasir. Dan tanah dengan partikel yang lebih besar dari ukuran pasir adalah kerikil.

Ukuran partikel, atau butiran, juga menentukan bagaimana pasir terlihat dan terasa. Butiran pasir terkecil memiliki tekstur hampir seperti gula halus. Butir terbesar lebih seperti ukuran lentil kering kecil.

Sebagian besar pasir akan berfungsi untuk membangun istana pasir, tetapi pasir terbaik memiliki dua karakteristik: butiran pasir dalam beberapa ukuran berbeda dan butiran dengan tepi bersudut atau kasar. Variasi ukuran butir memungkinkan butiran pasir yang lebih kecil untuk mengisi kantong, atau pori-pori, di antara butiran pasir yang lebih besar. Hasilnya adalah peningkatan kekuatan pasir.

See also  Apa aturan emas fotografi?

Butir-butir pasir yang lebih bersudut, dengan sudut-sudut tajam di atasnya, lebih rapat, membuat istana pasir lebih kuat. Itu alasan yang sama setumpuk balok kayu bersudut akan tetap berada di tumpukan, tapi setumpuk kelereng akan kemana-mana.

Ini juga mengapa, secara mengejutkan, pasir terbaik untuk istana pasir biasanya tidak ditemukan di pulau atau pantai pesisir. Butiran pasir yang lebih bersudut biasanya ditemukan lebih dekat ke pegunungan, sumber geologisnya. Butir pasir ini belum dibulatkan oleh angin dan air. Pembangun istana pasir profesional akan mengimpor pasir sungai untuk kreasi mereka.

Akhirnya, semakin rapat butiran pasir, semakin kuat pasirnya. Menekan pasir basah bersama-sama dengan erat, dengan pemadatan atau pemadatan, meremas butiran pasir bersama-sama, mengurangi ukuran pori-pori dan meningkatkan efek yang dapat ditimbulkan oleh air. Pemadatan juga meningkatkan interlocking butir dan, akibatnya, kekuatan pasir.

Air adalah kuncinya

Tanpa air, pasir hanya membentuk tumpukan. Terlalu banyak air dan pasir mengalir seperti cairan. Tetapi antara pasir kering dan pasir jenuh terletak berbagai tingkat kelembaban yang memungkinkan konstruksi istana pasir.

Air bersifat kohesif, artinya air suka menempel pada air. Tetapi air juga menempel atau naik ke permukaan tertentu. Lihatlah segelas air setengah penuh dan Anda akan melihat air naik sedikit ke bagian dalam gelas. Gravitasi masih menahan air di dalam gelas, tetapi air mencoba naik dan membasahi permukaan. Perebutan kekuasaan kecil inilah yang membuat istana pasir menjadi mungkin.

Tepat di mana udara dan air bertemu, ada tegangan permukaan. Antarmuka udara-air menarik ke bawah, mencoba menahan air bersama-sama melawan kekuatan yang bersaing dari pembasahan permukaan, kohesi, dan gravitasi. Tegangan permukaan menarik air bersama-sama seperti kulit balon yang kencang. Dan tegangan permukaan juga menarik butiran pasir menjadi satu.

See also  Cara menggunakan beberapa akun aplikasi di satu ponsel

Jika gelas lebih tipis, seperti sedotan, air akan naik lebih tinggi dan memiliki tegangan permukaan yang lebih besar. Semakin sempit sedotan, semakin tinggi air akan naik. Fenomena ini disebut kapilaritas.

Air berperilaku dengan cara yang sama di pasir basah. Pori-pori, atau ruang, di antara butiran pasir seperti sekumpulan sedotan yang sangat kecil. Air membentuk jembatan kecil di antara biji-bijian. Air di jembatan-jembatan ini berada di bawah tekanan, menarik butir-butir itu bersama-sama dengan kekuatan yang kami sebut sebagai tegangan isap oleh para insinyur geoteknik.

Air secukupnya saja

Jumlah air di pasir mengontrol ukuran dan kekuatan jembatan air. Terlalu sedikit air sama dengan jembatan kecil di antara butiran pasir. Lebih banyak air, dan ukuran serta jumlah jembatan bertambah, meningkatkan daya isap yang menahan butiran pasir bersama-sama. Hasilnya adalah pasir istana pasir yang sempurna.

Namun, terlalu banyak air, dan daya isapnya terlalu lemah untuk menahan pasir.

Aturan umum untuk membangun istana pasir yang bagus adalah satu bagian air untuk setiap delapan bagian pasir kering. Namun, dalam kondisi ideal di laboratorium, dengan pasir padat dan nol penguapan, satu bagian air untuk setiap seratus bagian pasir kering dapat menghasilkan keajaiban. Di pantai, pasir dengan tingkat kelembapan yang tepat berada di dekat garis pasang saat air surut.

Kebetulan, garam dari air laut juga bisa menjadi keuntungan bagi stabilitas istana pasir. Gaya kapiler menahan butiran pasir pada awalnya, tetapi air kapiler pada akhirnya akan menguap, terutama pada hari yang berangin. Saat air laut mengering, garam tertinggal. Karena air laut membentuk jembatan di antara butiran, garam mengkristal pada titik kontak ini. Dengan cara ini, garam dapat menjaga istana pasir tetap berdiri lama setelah pasir mengering. Tapi hati-hati jangan sampai mengganggu pasir yang terikat garam; itu rapuh dan bisa dilipat.

See also  4 tips untuk mendengarkan lebih banyak podcast, lebih cepat

Untuk membangun istana pasir yang kuat, padatkan pasir dan sedikit air sekencang mungkin. Saya lebih suka membuat gundukan padat dan kemudian menyendok dan mengukir untuk mengungkapkan seni di dalamnya. Anda juga dapat memadatkan pasir ke dalam ember, cangkir, atau cetakan lainnya, dan membuatnya dari bawah ke atas. Pastikan untuk mendapatkan pasir yang padat, dan letakkan cetakan di atas fondasi yang dipadatkan. Tangan membuat alat pemadatan dan ukiran yang hebat, tetapi sekop atau kerang akan memungkinkan untuk lebih presisi. Bersenang-senanglah, dan jangan takut menjadi berpasir!