Apa fisika di balik origami?
Jika kita melipat kertas dan kemudian memberi tekanan pada lipatan yang baru terbentuk, tampaknya permukaan kertas mengalami deformasi permanen, tetapi apa sebenarnya yang terjadi pada kertas pada skala molekuler?
Jawaban
Pada dasarnya lipatan atau lipatan pada kertas akan tetap ada karena struktur serat pada kertas menjadi rusak permanen. Ini terjadi karena kertas tertekuk / dikompresi melebihi batas elastisnya.
Secara kimiawi, kertas terutama terdiri dari selulosa dari serat tumbuhan. Ini adalah polimer organik, yang memiliki unit D-glukosa yang dihubungkan melalui ikatan hidrogen. Ikatan ini terbentuk antara atom oksigen dari gugus satu-hidroksil milik glukosa dan atom hidrogen dari unit glukosa berikutnya. Ini adalah sifat mikroskopis kertas, tetapi untuk memahami apa yang terjadi ketika kita melipat kertas atau membuat Origami, cukup mempelajari apa yang terjadi secara makroskopis.
Semua bahan memiliki apa yang disebut batas elastis dan daerah plastik . Batas elastis adalah titik di mana suatu bahan akan bengkok tetapi tetap kembali ke posisi semula tanpa adanya perubahan atau kerusakan pada strukturnya. Perubahan bentuk material lebih lanjut di luar batas ini membawanya ke wilayah plastiknya. Pada titik ini setiap perubahan struktural atau fisik menjadi permanen dan kertas tidak akan kembali ke bentuk aslinya.
Setiap bahan memiliki batas elastis / hasil yang berbeda dan daerah plastis. Bayangkan memegang selembar kertas sedikit tertekuk tetapi tidak melipat atau membuatnya kusut. Serat tumbuhan yang menyusun kertas tidak akan melebihi batas elastisnya. Jadi segera setelah Anda melepaskan lembaran kertas itu akan segera kembali ke keadaan datar aslinya. Namun, jika Anda menggulung selembar kertas itu ke dalam silinder dan menahannya selama beberapa menit, beberapa serat ini akan terdorong melebihi batas elastis yang terbukti karena kertas tidak akan rata lagi dan sedikit deformasi telah terjadi padanya. lembar.
Sekarang, saat Anda melipat selembar kertas dengan benar seperti yang Anda lakukan selama pembuatan Origami, serat tanaman di sepanjang lipatan akan didorong ke wilayah plastik kertas, dan akan mencapai titik retakan pada garis lipatan yang sebenarnya. Contoh praktisnya adalah jika Anda akan melipat selembar kertas, Anda akan melihat bahwa jika Anda meregangkan kertas secara merata di kedua sisi lipatan, kertas akan robek tepat di lipatan (cara cepat untuk "memotong" kertas jika Anda tidak memiliki gunting). Lipatan kemudian menjadi kegagalan struktural yang tidak dapat diubah lagi dan serat di kertas tidak akan pernah mendapatkan kembali keadaan aslinya.
Karena kerusakan pada strukturnya, kertas akan memiliki lipatan ini sejak saat itu. Dan sekeras apa pun Anda mencoba meratakan lipatan, lipatan tidak akan pernah kembali ke keadaan semula. Inilah sebabnya model Origami terus mempertahankan bentuknya.
Lipatan melengkung terkadang digunakan dalam origami - contoh praktisnya adalah kotak goreng Prancis yang digunakan di restoran cepat saji. Namun, sedikit yang dipahami tentang mekanisme struktur semacam itu. Sekarang, Marcelo Dias, Christian Santangelo dan koleganya di Universitas Massachusetts, Amherst dan Universitas Harvard adalah orang pertama yang mengembangkan seperangkat persamaan untuk menggambarkan fisika struktur lipatan melengkung. Selain memberikan pemahaman yang lebih baik tentang origami, tim berharap pekerjaan ini akan menghasilkan materi 3D praktis yang kuat dan fleksibel.
Santangelo dan rekannya fokus pada cincin karena ini adalah contoh yang relatif sederhana tentang bagaimana struktur 2D dapat diubah menjadi objek 3D dengan membuat lipatan melengkung. Untuk mendapatkan pemahaman dasar tentang fisika, tim membuat beberapa pelana origami dari kertas - tempat mereka menyimpulkan sifat fisik mana yang menjadi kunci untuk memahami mekanisme lipatan melengkung.
Inti dari transisi dari lembar 2D ke objek 3D adalah tegangan planar yang tercipta di dalam ring saat dilipat. Tekanan ini dikurangi dengan lembaran yang membungkus dirinya sendiri untuk menciptakan struktur seperti pelana. Jika cincin dipotong, maka tegangan dilepaskan dan sadel akan runtuh ke cincin yang akan rata - meskipun dengan radius yang lebih kecil.
( Sumber )