30 Desember 2014

Fisika Tahun Baru: Bagaimana Cara Kerja Kembang Api Udara?

Ads by Google

Sumber gambar: https://www.flickr.com/photos/sarub/6611519281
Menyambut tahun baru, properti yang tidak bisa ketinggalan adalah kembang api. Pada momen pergantian kalender tersebut, orang-orang membakar dan meluncurkan kembang api. Bahkan ada pertunjukan khusus menggunakan kembang api. Puluhan kembang api meluncur ke angkasa, lalu meledak, memercikkan bunga api warna-warni ke segala arah membentuk konfigurasi-konfigurasi tertentu. Sungguh pertunjukan yang luar biasa indah nan menawan!

Bagaimana kembang api tersebut bisa menghasilkan percikan api warna-warni dengan konfigurasi yang berupa-rupa?

Apa sebenarnya yang diluncurkan ke udara itu sehingga menghasilkan kerlip-kerlip cahaya yang sedemikian indah setelah meledak?

Begini ceritanya.

Agar kembang api yang diluncurkan dapat meledak dan memancarkan kerlip cahaya di udara, paling tidak kembang api tersebut harus terdiri atas pemercik api (kembang api itu sendiri) dan mercon.

Mercon telah dikenal sejak ratusan tahun yang lampau. Bahan ini terdiri atas bubuk hitam (dikenal juga dengan nama bubuk mesiu) yang diisikan ke dalam sebuah tabung kertas yang digulung erat yang dipasangi sebuah sumbu untuk menyalakan bubuk tersebut. Bubuk hitam tersebut mengandung bahan-bahan arang yang terbuat dari kayu, sulfur, dan potasium nitrat. Agar dapat digunakan sebagai mercon biasanya ditambahkan dengan aluminium sebagai pengganti dari arang kayu. Penggunaan aluminium ini dimaksudkan agar diperoleh efek ledakan yang menyala lebih terang.

Ads by Google
Lain mercon, lain pemercik apinya. Sebuah pemercik api yang tidak lain adalah kembang api sengaja didesain agar terbakar dalam waktu yang cukup lama (hingga beberapa menit) dan menghasilkan cahaya yang sangat terang. Di samping itu, kembang api ini dirancang agar menghasilkan banyak percikan api saat menyala seperti yang sering kita lihat saat membakarnya.

Kembang api umumnya mengandung beberapa bahan berikut ini antara lain:
  • Bahan bakar
  • Oksidator (biasanya menggunakan potasium nitrat)
  • Besi atau bubuk logam 
  • Pengikat (penyatu) 
Bahan bakar dibuat dari bahan arang dan sulfur, seperti pada bubuk hitam, sedangkan untuk penyatu (pengikat) dapat digunakan gula atau tepung kanji. Dengan mencampurkan bahan-bahan di atas bersama air, maka kita akan menghasilkan bubur yang dapat kita gunakan untuk melapisi sebuah kawat baik dengan cara membenamkan kawat ke dalam bubur bahan kimia tersebut atau dengan cara menuangkan bubur tersebut ke dalam sebuah tabung yang di dalamnya diisi kawat. Setelah bubur tersebut kering, terbentuklah kembang api. Jika kita membakarnya, kembang api ini akan terbakar mulai dari satu ujung ke ujung lainnya.

Agar kembang api ini terbakar secara pelan-pelan dan tidak meledak seperti mercon, maka komposisi antara bahan bakar dan oksidator, termasuk campuran zat-zat kimia lainnya, disesuaikan secara proporsional. Biasanya kembang api juga diberi bahan-bahan logam seperti aluminium, besi, tembaga, zink atau debu magnesium agar dapat menghasilkan percikan dengan nyala yang terang dan berkilau. Serpihan bahan logam ini akan memanas hingga serpihan-serpihan tersebut berpijar dan bersinar terang, atau pada temperatur yang cukup tinggi, serpihan ini akan terbakar. Untuk menghasilkan warna-warna tertentu, kita menambahkan berbagai macam bahan kimia sebab seperti yang kita ketahui, beberapa bahan kimia memancarkan warna yang khas jika terbakar.

Nah, sekarang mari kita lihat bagaimana kembang api yang dilontar ke udara itu bekerja. Apa yang barusan kita bicarakan di atas adalah jenis kembang api yang biasa, yang setelah dibakar biasanya kita pegang atau digantungkan pada sebuah tempat.

Kembang api udara, yaitu kembang api yang dilontarkan ke udara, pada umumnya dibuat dalam bentuk batangan yang terdiri atas empat bagian:
  • Wadah (kontainer) biasanya berupa kertas dan kawat yang digulung membentuk silinder,
  • Bintang yaitu bola-bola kecil yang terdiri atas berbagai bahan penyusun seperti pada kembang api yang dibentuk seperti kubus atau silinder,
  • Peledak, semacam mercon yang dipasang di tengah-tengah wadah,
  • Sumbu, untuk memberikan sela waktu agar wadah tidak segera meledak begitu dinyalakan. 

www.howstuffworks.com
Desain kembang api udara
Persis pada bagian bawah wadah kembang api ini diletakkan sebuah silinder kecil yang mengandung bahan bubuk mesiu. Bahan ini akan memberikan tenaga lontaran saat sumbu kembang api udara tersebut dibakar.

Kembang api udara kemudian kita luncurkan dari sebuah pelontar. Pelontar dapat berupa tabung yang panjang. Tenaga lontaran berasal dari ledakan bahan bubuk hitam di dalam pipa. Ledakan bubuk hitam ini memberikan momentum sehingga kembang api dapat meluncur ke udara. Pada saat bubuk mesiu pelontar ini terbakar, beberapa saat kemudian akan mengenai sumbu kembang api dan membakarnya. Sumbu ini akan terus terbakar sementara kembang api terus meluncur mencapai ketinggian tertentu. Selanjutnya, sumbu yang terbakar ini akan memicu peledak dalam badan kembang api untuk meledak.

Secara sederhana, wadah kembang api terdiri atas sebuah tabung kertas yang diisi dengan bintang dan bubuk hitam. Bintang yang diisikan ke dalam wadah kembang api memiliki beragam bentuk dan ukuran. Bintang-bintang ini dituangkan ke dalam tabung kertas kemudian di sekitarnya dilapisi dengan bubuk mesiu (bubuk hitam). Saat sumbu kembang api yang terbakar menjalar ke tabung, peledak yang berisi bubuk hitam yang ada dalam tabung akan terbakar dan meledak. Ledakan ini selanjutnya menyalakan lapisan luar bintang dan membakarnya sehingga menghasilkan percikan-percikan bunga api yang terang. Karena ledakan tabung kembang api melontarkan bintang-bintang petasan ke udara dalam berbagai arah, dan memicu bintang menyala serta memancarkan percik-percik api, maka efeknya adalah kita melihat sebuah percikan-percikan cahaya yang membentuk pola bola besar yang indah seperti yang sering kita lihat.

Beberapa kembang api yang beredar didesain agar memiliki tabung wadah yang dapat meledak dalam beberapa kali tahapan ledakan. Wadah kembang api seperti ini berisi bermacam-macam bintang dengan komposisi bahan dan warna yang bervariasi sehingga menghasilkan efek nyala yang juga bervariasi; atau memiliki percik-percik api yang bervariasi; dan sebagainya. Semuanya bergantung pada komposisi bahan-bahan yang digunakan untuk membuat bintang tersebut. Beberapa wadah kembang api juga didesain sehingga saat meledak menghasilkan efek suara gemericik di udara atau bersuit saat meledak.

Kembang api dengan banyak ledakan seperti itu biasanya dihasilkan dengan menggunakan tabung wadah yang di dalamnya berisi tabung wadah lain. Atau, dapat juga hanya terdiri atas satu tabung wadah tetapi tabung wadah tunggal tersebut dibagi menjadi beberapa bagian yang masing-masing berisi bintang. Setiap bagian yang berbeda-beda ini dipicu dengan sumbu yang berbeda-beda pula. Pembakaran satu sumbu akan memicu pembakaran sumbu berikutnya. Kembang api model ini harus didesain sehingga setiap tahap ledakan akan menghasilkan efek ledakan yang terpisah dan berbeda dengan ledakan sebelumnya.

Nah, kira-kira seperti itulah cerita bagaimana kembang api udara itu bekerja.

Apakah Anda punya acara menyalakan kembang Api di malam tahun baru? Anda sudah tahu bagaimana cara kerjanya kan?

Selamat tahun baru! 

Jika Anda ingin melihat diagram kembang api beserta bagian-bagiannya sebagaimana yang diceritakan di atas sehingga dapat lebih memahami penjelasan di atas, silakan kunjungi laman ini.

3 komentar :