Analogi Keliru Bola Tenis Basah yang Berputar

Bumi memiliki massa yang menghasilkan percepatan gravitasi sekitar 9,79 m/s² pada semua benda di permukaan Bumi, mengarah ke pusat Bumi. Sebaliknya, gerak rotasi Bumi menghasilkan percepatan gravitasi sebesar 0.03 m/s² menjauhi Bumi. Penjumlahannya adalah sekitar 9,79 m/s² menuju pusat Bumi. Itu sebabnya semua benda di permukaan Bumi tetap berada di permukaan, tidak terbang ke luar angkasa.

Kaum Bumi datar sering membuat perbandingan yang keliru menggunakan bola tenis basah yang berputar. Air pada permukaan bola tenis yang basah yang berputar tidak menempel pada permukaan; tetapi Bumi juga bulat, basah dan berputar, dan semua tetap menempel di permukaan. Lalu mereka keliru membuat kesimpulan bahwa Bumi tidak mungkin bulat dan berotasi.

Air tetap berada di permukaan Bumi karena percepatan gravitasi Bumi jauh lebih besar daripada percepatan sentrifugal yang dihasilkan gerak rotasi Bumi. Bumi tak berotasi cukup cepat untuk menghasilkan percepatan sentrifugal seperti pada bola tenis yang berputar.

Menggunakan hukum gravitasi Newton, kita dapat ketahui bahwa percepatan gravitasi yang dihasilkan bola tenis pada objek di permukaannya adalah sebesar 0,00000000332 m/s². Sebaliknya, gerak berputarnya akan menghasilkan percepatan sentrifugal sebesar 376 m/s² dengan asumsi putaran  yang dihasilkan sebesar 1000 rpm. Untuk perbandingan, backhand dari Roger Federer menghasilkan spin sebesar 5300 rpm. Penjumlahannya adalah sekitar 376 m/s² menjauhi bola. Hal ini menyebabkan air terbang menjauhi bola.

Hal lain yang perlu dipertimbangkan adalah bahwa “eksperimen” bola tenis ini dilakukan di Bumi, dan tentunya dipengaruhi oleh gravitasi Bumi yang sangat jauh lebih besar daripada gravitasi yang dihasilkan oleh bola tenis. Setetes air yang berada di permukaan bola tenis dipengaruhi percepatan gravitasi yang lebih besar dari Bumi daripada dari bola tenis itu sendiri. Air membasahi permukaan bola tenis karena tegangan permukaan, bukan karena gravitasi dari bola tenis.

Perhitungan

Untuk bola tenis:

  • Diameter bola tenis: 2.7 inch
  • Massa bola tenis: 58.5 gram
  • Asumsi kecepatan rotasi bola tenis: 1000 rpm (backhand Roger Federer bisa menghasilkan 5300 rpm).
  • Perhitungan percepatan sentrifugal pada permukaan bola tenis: a = ω²r =  (((1000 / minutes) * (2 * π))^2) * (2.7 inch / 2) = 376.031928 m / s2
  • Perhitungan percepatan gravitasi pada permukaan bola tenis: g = G M / r² = G * 58.5 gram / ( 2.7 inch / 2)^2 = 3.32056743 × 10-9 m / s2

Untuk Bumi:

References