Mengapa Serangga Tertentu Bisa Berjalan Di Permukaan Air?

Anggang-anggang, mungkin Anda pernah melihatnya, serangga yang dapat berjalan di atas air. Kita sering disuguhi cerita pendekar sakti yang mampu berjalan di atas air. Jadi, apakah anggang-anggang pernah belajar ilmu kesaktian tertentu? :D haha Tentu saja tidak. Kemampuan luar biasanya ini dapat kita telaah dengan menggunakan ilmu fisika. Di antara Anda mungkin ada yang pernah mendapatkan sedikit penjelasan tentang fenomena anggang-anggang ini. Banyak artikel di internet yang telah membahasnya, namun pada umumnya kurang mendetail. Artikel-artikel tersebut biasanya hanya berkata bahwa anggang-anggang dapat berjalan di permukaan air karena adanya tegangan permukaan air. Pada kesempatan ini, kita akan mengelaborasi lebih dalam mengenai apa itu tegangan permukaan air dan apa peranannya dalam membantu anggang-anggang berjalan di air.

Sebelum membahas fenomena ini lebih jauh, saya ingin mencegah adanya miskonsepsi. Mungkin ada sebagian orang yang menganggap bahwa fenomena anggang-anggang ini berhubungan dengan kemampuan air untuk mengapungkan benda-benda tertentu. Jika Anda melemparkan sepotong gabus ke air, maka gabus itu akan mengapung karena massa jenis gabus lebih kecil daripada. Hal ini lantas membuat sebagian orang beranggapan bahwa anggang-anggang dapat berjalan di permukaan air karena massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis air. Konsep ini keliru adanya. Pada kenyataannya, massa jenis tubuh anggang-anggang lebih besar daripada massa jenis air. Jika Anda mencelupkan seekor anggang-anggang ke dalam air, Anda akan mendapati bahwa binatang tersebut akan tenggelam. Ini menunjukkan bahwa kemampuan anggang-anggang berjalan di permukaan air tidak berhubungan dengan fenomena perbedaan massa jenis, melainkan berhubungan dengan fenomena tegangan permukaan.

Mari kita mulai membahas fenomena tegangan permukaan dengan sebuah pertanyaan: Apa yang membuat suatu permukaan dapat menahan benda yang menindihnya? Jika Anda melemparkan sebuah paperclip ke permukaan meja, Anda tahu bahwa paperclip itu tidak akan jatuh ke lantai karena ditahan oleh permukaan meja. Akan tetapi jika Anda melemparkan paperclip itu ke permukaan air, Anda tahu bahwa paperclip itu akan tenggelam karena permukaan air tidak mampu menahannya. Massa jenis paperclip lebih besar daripada massa jenis air. Tapi jangan terburu-buru..... Paperclip juga bisa terapung di permukaan air lho. Syaratnya adalah paperclip tersebut harus diletakkan secara hati-hati di permukaan air. Anda dapat mengamati fenomena ini secara langsung melalui video youtube berikut ini.

Kenyataan bahwa paperclip dapat terapung di permukaan air menujukkan bahwa permukaan air juga dapat menahan benda, asalkan benda itu tidak terlampau berat karena ketahanan permukaan air juga tidak besar. Hal ini serupa dengan permukaan meja. Permukaan meja memiliki ketahanan yang lebih besar daripada ketahanan permukaan air, namun tetap saja ketahanan meja itu memiliki batas tertentu. Jika yang Anda letakkan hanyalah sebuah gelas, maka permukaan meja itu kuat menahannya. Namun jika yang Anda letakkan adalah sebuah buldoser yang sangat berat, maka ketahanan meja itupun akan patah. Dari sini Anda dapat memahami ketahanan permukaan air, yang terjadi pada skala yang lebih kecil daripada ketahanan meja.

Pertanyaan selanjutnya pun muncul. Mengapa air dapat memiliki kemampuan menahan? Bukankah air tidak kuat seperti meja?

Air terdiri dari molekul-molekul air (H₂O). Molekul-molekul tersebut saling tarik-menarik. Fenomena tarik-menarik antar molekul-molekul sejenis seperti ini disebut KOHESI. Jadi, akibat adanya gaya kohesi, molekul-molekul air berkumpul dan merapat (tidak bercerai-berai). Rapatnya molekul-molekul air ini mengakibatkan permukaan terluarnya membentuk suatu ketahanan terhadap gangguan luar. Agar lebih mudah memahami fenomena ini, saya akan analogikan dengan sebuah contoh sederhana yang terilustrasikan melalui gambar-gambar berikut.

Pada kondisi 1, kelereng-kelerengnya berserakan di permukaan meja. Dalam kondisi ini, sebatang pensil dapat dengan mudah digerakkan untuk menyentuh permukaan meja tersebut. Akan tetapi jika kelerengnya saling merapat, kondisi 2, tercipta suatu ketahanan yang menyulitkan batang pensil untuk mencapai permukaan meja.

Pada contoh di atas, kelereng merepresentasikan molekul air. Molekul-molekul air selalu tarik-menarik, saling merapat satu sama lain, seperti halnya kelereng pada kondisi 2. Hal ini memberikan permukaan air kekuatan (tegangan) untuk menahan gangguan luar. Dalam hal ini, terjadi apa yang dinamakan dengan tegangan permukaan air. Jika gangguannya tidak terlampau besar, tegangan permukaan air dapat menahannya.

Tegangan permukaan air inilah yang menahan kaki serangga anggang-anggang tidak tercelup ke dalam air. Tubuh anggang-anggang tidak terlampau berat, sehingga permukaan air masih mampu untuk menjadi pijakannya. Dalam kasus ini, konstruksi kaki anggang-anggang juga berperan besar. Telapak kaki anggang-anggang tersusun dari rambut-rambut halus yang memerangkap udara di sela-selanya, seperti ditunjukkan pada gambar di bawah. Desain seperti ini memperkecil “ketajaman” kaki anggang-anggang sehingga ia dapat lebih mudah berjalan di permukaan air.