Bab 19: Instrumen Pengukur Aliran Air

Mereka terus berjalan sambil berbincang, melewati sebuah pameran di kota kecil itu. Bangunannya unik, seperti sebuah mutiara di tengah pegunungan.

Zhan Guoyue berkata, “Aku belum pernah melihat tempat ini.”

Fu Shuo menjawab, “Kalau begitu, mari kita masuk dan lihat.”

Di dalam pameran itu dipajang berbagai perangkat mekanik dan elektrikal.

Mesin sederhana seperti tuas, roda poros, katrol, dan lain-lain digunakan untuk menunjukkan prinsip perpindahan gaya dan optimasi mekanik.

Ada juga alat levitasi magnetik yang memanfaatkan gaya magnet untuk mengapung.

Lengan mekanik dipamerkan untuk menunjukkan kontrol gerak dan kelincahan robot.

Model peluncur roket dibuat untuk menjelaskan proses peluncuran roket dan prinsip fisika yang terlibat.

Model lift dipamerkan untuk memperlihatkan cara kerja lift dan pengetahuan keselamatan.

Perangkat permainan interaktif seperti simulator penerbangan dan simulator mengemudi mobil juga tersedia untuk pengalaman langsung.

Mereka berjalan melewati sebuah alat mekanik dengan rel panjang dan beberapa mekanisme.

Fu Shuo bertanya, “Ini apa ya?”

Dong Qu melihat keterangan di bawahnya dan berkata, “Ini adalah alat pengukur gerak air.”

Fu Shuo berkata, “Aku hanya pernah dengar tentang astrolabe dan alat pendeteksi gempa bumi.”

Dalam astronomi Tiongkok, hingga dinasti Han sudah ada aliran-aliran seperti Gaitian, Xuanye, dan Hunyuan.

Aliran Gaitian berpendapat bahwa langit seperti sebuah tutup, dengan kutub utara sebagai pusatnya, langit berputar ke kiri, sedangkan matahari, bulan, dan bintang berputar ke kanan.

Aliran Xuanye berpendapat langit tak berwujud tetap, matahari, bulan, dan bintang mengambang bebas di angkasa tanpa melekat pada benda langit tertentu.

Aliran Hunyuan menggambarkan langit seperti kulit telur dan bumi seperti kuning telur, keduanya berdiri dan bergerak bersama udara dan air.

Aliran Xuanye kemudian hilang, sementara Gaitian dan Hunyuan berjalan berdampingan, dengan teori Hunyuan yang lebih ilmiah mulai menguasai.

Seiring itu, alat-alat pengamatan astronomi terus dikembangkan, seperti instrumen Hunyuan yang dibuat oleh Luo Xiahong pada masa Kaisar Wu, kemudian Geng Shouchang pada masa Kaisar Xuan juga membuat alat serupa, dan Jia Kui, guru Cui Yuan pada masa Kaisar He, menciptakan alat perunggu zodiak.

Zhang Heng mewarisi dan mengembangkan hasil pendahulunya. Pada tahun keempat era Yuanchu (117 M), ia menciptakan astrolabe perunggu yang luar biasa.

Astrolabe itu terdiri dari beberapa lingkaran yang dapat berputar, dengan lingkaran terluar memiliki keliling sekitar 4,5 meter.

Setiap lapisan diukir dengan berbagai tanda seperti lingkaran dalam dan luar, kutub selatan dan utara, garis ekliptika, khatulistiwa, dua puluh empat pembagian musim, dua puluh delapan konstelasi, bintang tengah dan luar, serta pergerakan matahari, bulan, dan planet.

Di alat itu terpasang dua wadah penetes air yang memiliki lubang di dasar, meneteskan air untuk menggerakkan lingkaran secara perlahan sesuai skala.

Dengan demikian, berbagai fenomena astronomi bisa terlihat jelas di hadapan para pengamat.

Alat ini ditempatkan di ruang rahasia di Balai Lingtai.

Pada malam hari, petugas melaporkan fenomena langit yang muncul pada waktu tertentu kepada para pengamat di Lingtai, dan hasilnya alat tersebut menunjukkan data yang sama persis dengan apa yang terjadi di langit.

Zhang Heng awalnya membuat model dari bambu yang disebut "Xiao Hun" untuk melakukan serangkaian uji coba dan kalibrasi sebelum membuat alat besar.

Astrolabe ini adalah hasil kerja kerasnya.

Dia juga menulis dua buku penjelasan berjudul "Penjelasan Gambar Astrolabe" dan "Penjelasan Astrolabe Berair", serta menyusun karya "Lingxian" dan menggambar "Peta Lingxian".

Sejak zaman Dinasti Utara dan Selatan, Wang Zhenduo mencatat alat pendeteksi gempa bumi yang disebut Dìdòngyí.

Pada masa awal Dinasti Sui, Lin Xiaogong membuat catatan tentang alat ini dan menggambarkan cara pembuatannya.

Wang Zhenduo berdasar spekulasi pendahulu membahas berbagai struktur dalam alat ini dan menyimpulkan bahwa prinsip kerja tiang pusat mirip dengan pendulum terbalik pada seismograf modern.

Secara detail, tiang pusat adalah sebuah tiang perunggu yang berdiri tegak di tengah alat, dikelilingi delapan jalur.

Tiang ini berdiri tegak dengan pusat berat tinggi, saat terjadi gempa, tiang kehilangan keseimbangan dan jatuh ke salah satu jalur.

Setiap jalur memiliki tuas yang disebut "yaji".

Tuas ini terhubung ke rahang kepala naga.

Saat tiang pusat jatuh ke jalur, ia menggerakkan tuas sehingga membuka rahang naga yang kemudian menjatuhkan bola perunggu sebagai tanda peringatan.

Alat ini dibuat dari perunggu murni, berdiameter sekitar 2,4 meter, berbentuk seperti kendi anggur dengan permukaan berwarna emas.

Di bagian atasnya terukir delapan naga emas yang menghadap ke delapan arah mata angin.

Naga-naga itu terbalik dengan kepala ke bawah, masing-masing menggigit bola perunggu kecil, menghadap katak yang membuka mulut di bawahnya.

Di rongga pusat alat berdiri sebuah tiang perunggu yang bagian atasnya tebal dan bawahnya meruncing.

Di sekitar tiang ada delapan batang horizontal yang disebut "delapan jalur", masing-masing terhubung ke kepala naga.

Tiang tersebut berfungsi sebagai pendulum, dan delapan jalur mengatur serta mengarahkan gerakannya.

Saat gempa terjadi, tiang akan miring ke arah getaran, menggerakkan batang dan kepala naga di sisi tersebut, sehingga bola perunggu jatuh ke mulut katak dan menimbulkan suara sebagai tanda peringatan tentang waktu dan arah gempa.

Prinsipnya sederhana, seperti bola kecil yang akan bergulir ke sisi yang lebih rendah saat sebuah permukaan miring, atau lilin yang diletakkan di meja tidak rata akan miring ke arah rendah.

Namun, para ilmuwan Tiongkok menyimpulkan bahwa prinsip kerja alat gempa ini adalah "prinsip pendulum gantung", yaitu menggunakan inersia tiang gantung untuk mendeteksi getaran, bukan hanya tiang tegak yang berdiri di dasar alat.

Fu Shuo bertanya, “Kalau begitu, bagaimana cara kerja alat pengukur gerak air ini?”

Dong Qu melihat strukturnya dan menjelaskan, “Alat ini memperbesar tetesan air dalam aliran, memerhatikan berbagai kondisi gerakannya dan interaksi dengan tetesan air di sekitarnya.”

Air diwakili oleh gua Kan dalam Bagua.

Pada alat ini juga terukir gambar gua Kan.

Ada sebuah lereng miring untuk mensimulasikan jatuhnya tetesan air.

Sudut dan panjang lereng dapat disesuaikan sesuai kebutuhan.

Di puncak lereng dipasang model tetesan air, bisa berupa bola kecil atau benda berbentuk bulat yang mewakili tetesan air.

Model ini dipasang pada penyangga agar posisinya stabil di lereng.

Di bawah lereng dipasang wadah penampung untuk mengumpulkan tetesan air, berupa wadah atau corong.

Di lereng juga terdapat perangkat mekanik yang mensimulasikan halangan yang ditemui oleh tetesan air saat bergerak.

Perangkat ini bisa berupa roda kecil atau batang yang berayun.

Posisi dan sudut perangkat mekanik ini dapat disesuaikan agar sesuai dengan lintasan gerak model tetesan air.

Dengan mengatur rel, roda, dan batang tersebut, dapat disimulasikan berbagai pola gerak tetesan air.

Simulasi dimulai dengan melepaskan model tetesan air dari puncak lereng, kemudian diamati gerakannya di lereng serta reaksi perangkat mekanik.

Lintasan dan waktu gerak dicatat untuk analisis dan penelitian lebih lanjut.

Karena aliran air memiliki banyak tetesan, jumlah bola kecil model juga dapat ditambah sesuai kebutuhan.

Perangkat mekanik ini memungkinkan simulasi gerak tetesan air sehingga dapat lebih memahami hukum dan sifat gerak air.

Alat ini juga bisa digunakan sebagai bantuan dalam penelitian tentang gerak tetesan air.