Dinding elektrostatis tak terlihat di pabrik 3M (1996)

• Pada Agustus 1980, di pabrik pita perekat 3M di South Carolina, muncul “dinding tak terlihat” di bawah film polypropylene bermuatan yang bergerak cepat sehingga orang tidak bisa melewatinya
• Peralatan yang menggulung film PP selebar 20ft dari rol 50,000ft ke beberapa spool membentuk struktur seperti “tenda” dengan dua dinding berukuran 20ft dan sebuah langit-langit, dan film bergerak sekitar 1000ft/min
• Pengukur medan listrik portabel 200KV/ft milik David Swenson melonjak ke skala maksimum bahkan di lantai pabrik yang jauh dari peralatan, dan ia tidak bisa maju meski sudah menumpukan berat badannya di tengah lorong
• Fenomena ini tidak selalu bisa direproduksi; dinding itu muncul lagi pada pagi hari saat kelembapan lebih rendah, dan ada kesaksian lanjutan bahwa kejadian ini tidak terulang setelah masalah grounding diperbaiki
• Gaya Coulomb saja sulit menjelaskan batas yang terasa seperti “dinding”, sehingga masih ada kemungkinan bahwa awan udara terionisasi atau gradien tekanan udara yang menghalangi orang

---

“Dinding tak terlihat” di pabrik 3M pada 1980

• David Swenson mencatat kasus di pabrik 3M ketika para pekerja menemui “dinding tak terlihat” yang aneh di ruang di bawah film polypropylene(PP) bermuatan listrik yang bergerak cepat
• Dinding ini cukup kuat sehingga orang tidak bisa menembusnya, dan siapa pun yang mendekat tidak bisa memutar badan sehingga harus mundur sambil berjalan keluar
• Kasus ini dipresentasikan pada 14 September 1995 dalam sesi khusus “Electrostatic Considerations in Industry” di 17th Annual EOS/ESD Symposium dengan judul “Large Plastic Web Electrostatic Problems, Results, and Cure”
• Masalah ini diperkenalkan sebagai contoh yang diselesaikan dengan cara yang “sederhana dan hemat biaya”

Kondisi peralatan dan struktur pembentukan listrik statis

• Insiden ini terjadi pada Agustus 1980 di South Carolina, dan lingkungan saat itu memiliki kelembapan yang sangat tinggi
• Prosesnya memotong rol film PP selebar 20ft dan panjang 50,000ft lalu memindahkannya ke beberapa spool yang lebih kecil
  • Film dibuka dari rol utama dengan kecepatan tinggi
  • Naik 20ft ke atas lalu melewati roller di langit-langit
  • Bergerak horizontal sejauh 20ft lalu turun ke perangkat pemotong
  • Setelah itu digulung menjadi rol yang lebih pendek
• Seluruh jalur film tampak seperti tenda berbentuk kubus yang terdiri dari dua dinding dan langit-langit berbentuk persegi 20ft
• Spool bergerak pada 1000ft/min, sekitar 10MPH
• Film PP memiliki struktur permukaan yang berbeda di kedua sisinya, dan jika tekstur permukaan atau struktur mikronya sangat berbeda, triboelectric charging dapat muncul bahkan di antara material yang sama
• Ketidakseimbangan muatan permukaan seperti ini adalah masalah umum di industri tersebut, dan diperlakukan sebagai fenomena yang mendekati “static cling dalam rentang megavolt”

Apa yang dilihat Swenson di lokasi

• Saat Swenson memasuki lantai pabrik, pengukur medan listrik portabel 200KV/ft naik ke skala maksimum bahkan di tempat yang jauh dari peralatan
• Ia berjalan di lorong yang terbentuk oleh film PP bergerak dan sekitar di tengah jalan terhalang oleh “dinding tak terlihat”
  • Ia tetap tidak bisa menembusnya meski mencondongkan seluruh berat badannya ke depan
  • Ia melihat lalat di dekatnya tertarik ke arah plastik bergerak yang bermuatan
  • Swenson menduga medan listriknya mungkin cukup kuat untuk bahkan menyedot burung
• Manajer produksi awalnya tidak percaya pada laporan ini, dan ketika mereka kembali ke lokasi bersama, dinding itu sudah hilang
• Para pekerja mengetahui bahwa efek ini muncul pada pagi hari saat kelembapan lebih rendah, jadi mereka memutuskan untuk mengujinya lagi di hari lain
• Pada percobaan kedua, medan listrik di bawah “tenda” cukup kuat pada pagi hari hingga membuat rambut pendek keriting manajer produksi berdiri, dan efek dinding tak terlihat juga muncul kembali
• Manajer produksi menanggapi, “saya tidak tahu apakah ini harus diperbaiki, atau malah menjual tiket masuk”

Mengapa medan listrik sederhana saja tidak cukup

• Dari sudut pandang gaya Coulomb biasa, film PP seharusnya menarik orang ke dalam, bukan mendorongnya seperti “dinding”
• Bahkan jika diasumsikan orang terdorong dari pusat, gaya itu seharusnya bekerja seperti bantalan menyebar yang meningkat bertahap pada jarak besar, sehingga sulit menjelaskan adanya dinding tak kontinu di bagian tengah
• Saat film terlepas dari gulungan, sisi film yang panjang memperoleh muatan bersih yang besar, tetapi muatan terbentuk berpasangan dan total muatan harus tetap lestari, sehingga sisi spool seharusnya memiliki muatan dengan tanda berlawanan
• Muatan permukaan terbatas pada spool saja tidak cukup menjelaskan fenomena ini, sehingga mungkin muatan lawan tersebut hilang melalui jalur tak terlihat tertentu
• Salah satu jalur yang mungkin adalah udara terionisasi yang terbentuk di celah tempat film terkelupas dari spool

Hipotesis udara terionisasi dan gradien tekanan

• Spool mungkin memancarkan udara terionisasi dalam jumlah besar dengan polaritas berlawanan terhadap film yang bergerak
• Jika pelepasan muatan terjadi di celah antara film dan spool, udara bermuatan bisa terbentuk, dan jika film terkelupas dari bagian atas spool, udara itu bisa masuk ke dalam “tenda” film
• Kemungkinan lain adalah bahwa UV dan medan listrik dari corona discharge antara film dan spool mengionisasi udara di kedua sisi film plastik dan menyebarkan udara bermuatan
• Dalam kasus ini, “dinding tak terlihat” bisa berupa awan ion udara yang tertahan oleh medan listrik film bermuatan, atau gradien tekanan yang dihasilkannya
• Gradien tekanan hanya sekitar sepersekian PSI per langkah pun mungkin sudah cukup untuk mencegah orang berjalan maju
• Jika penjelasan ini benar, gaya tolak yang dirasakan orang berasal dari tekanan udara, bukan dari gaya tarik-tolak elektrostatik itu sendiri

Tafsir tambahan tentang lantai, rol, dan aliran udara

• Dalam masalah elektrostatis, lantai beton bisa bertindak bukan sebagai isolator melainkan seperti konduktor
  • Dalam situasi yang melibatkan megavolt dan mikroampere, batas antara isolator dan konduktor bergeser ke wilayah resistansi yang sangat tinggi
  • Resistivitas beton berada di kisaran megaohm, sehingga dapat berfungsi seperti pelat logam yang di-grounding
• Dua spool PP di kedua sisi mungkin bertindak seperti electret dengan muatan yang saling berlawanan
• Film PP yang bergerak cepat dapat menghasilkan aliran udara yang kuat, dan mungkin terbentuk aliran seperti tornado horizontal berdiameter 20ft
• Aliran udara seperti itu dapat menjebak ion besar, atau awan ion yang terdiri dari tetesan air mikroskopis
• Bagian ini dibedakan sebagai spekulasi, bukan penjelasan yang sudah pasti

Kesaksian lanjutan dan penyelesaian

• Salah satu kesaksian Reddit pada 2016 mengatakan bahwa hal serupa masih kadang terjadi di pabrik 3M, dan bahwa ia melihat washer kecil dan baut yang dilempar ke arah medan listrik justru terdorong menjauh
• Kesaksian lain pada 2016 menyebut bahwa ia bertemu Swenson di konferensi ESD, dan peralatan pengukurnya mencapai nilai maksimum bahkan dari kejauhan sehingga nilai puncak sebenarnya tidak dapat diukur
• Menurut kesaksian yang sama, kondisi seperti suhu, tekanan, dan kelembapan harus berada dalam rentang sempit, dan pintu garasi yang dibiarkan terbuka membuat serangga serta burung pipit tersedot masuk lalu merusak produk
• Fenomena ini sudah dikenal para teknisi sebelum dialami Swenson, dan ada kesaksian bahwa setelah masalah grounding pada peralatan diperbaiki, kejadian ini tidak muncul lagi
• Kesaksian-kesaksian Reddit ini dikutip terpisah dari kasus utamanya

Pertanyaan yang tersisa

• Insiden ini terjadi pada 1980, dan dilaporkan pada konferensi ESD tahun 1995
• Tidak diketahui di mana sheet-slitter 3M tersebut berada sekarang
• Di Reddit ada klaim bahwa 3M menjual peralatan tersebut, dan juga muncul kemungkinan bahwa mesin itu tetap berada di South Carolina untuk digunakan di tempat lain atau dipindahkan ke wilayah lain
• Pertanyaan apakah “dinding tak terlihat” ini bisa dibaringkan ke samping menjadi “lantai tak terlihat” sehingga orang dapat berdiri di atasnya menunjukkan bahwa interpretasi fisik dari fenomena ini masih belum jelas

[GN⁺]

Opini Hacker News

• Ini mengingatkan saya pada saat saya pernah menjadi Van de Graaff generator di tempat kerja
  Dulu saya operator proyektor bioskop pada masa ketika gulungan berdurasi 20 menit harus terus diganti, dan harus mengawasi dua proyektor busur karbon berpendingin air bertegangan tinggi. Kalau film putus, harus disambung, jadi ketika cetakan film masuk ke bioskop, kami menghitung dan mencatat jumlah sambungan di tiap gulungan; bioskop berikutnya juga melakukan hal yang sama, lalu cetakan yang sudah terlalu banyak disambung akan dibuang
  Jumlah sambungan dihitung dengan memutar gulungan cepat memakai motor bangku dan pengatur kecepatan, sambil membiarkan film lewat di antara jari dan menghitung sensasi “tuk” saat sambungan lewat. Saya diajari untuk menyentuh pelat sakelar logam pada kenop pengatur kecepatan dengan tangan satunya agar ter-grounding, tetapi suatu hari saya lupa, lalu rambut saya mulai berdiri
  Saya menggulung sebagian besar gulungan dengan kecepatan sangat tinggi dan menumpuk muatan di tubuh saya; ketika saya mengulurkan tangan ke pelat sakelar, terjadi loncatan busur listrik 8–10 inci antara pelat dan jari saya. Sejak itu saya selalu memegang pelat sakelar

  • Saya pernah bekerja di kasino berkarpet wol, dan ketika karpetnya masih baru, listrik statis yang menumpuk di tubuh benar-benar tidak masuk akal. Padahal saya memakai sepatu antiselip berujung baja dan tahan sengatan listrik
    Saya segera belajar memegang gantungan kunci mesin sepanjang 3 inci dan menempelkannya ke rangka mesin slot; sering kali muncul percikan ungu sekitar 3 inci, dan saya juga bisa merasakan pakaian saya bergerak. Sekali waktu saya bahkan me-reboot sistem pelacakan pemain mesin slot; lebih baik sistem itu yang kena daripada saya
    Di kasino tempat saya bekerja sebelumnya, manajer bilang mereka menyemprot karpet dengan pelembut kain untuk mengurangi listrik statis, tapi saya tidak tahu apakah itu berhasil
  • Saya tinggal di daerah yang musim dinginnya sangat kering, dengan titik embun di bawah -40. Kamar tidur saya berkarpet, dan pada pagi tertentu, ketika saya meraih sakelar lampu, kilatan putih menyakitkan sepanjang 2 inci melompat dari jari saya, hampir seperti lampu strobo
    Jadi saya mulai menekan sakelar lampu dengan siku. Kilatannya sama, tetapi tidak terlalu sakit kalau kena di siku
  • Yang benar Van de Graaff
    https://en.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff_generator
  • Saya penasaran apakah dia tetap menyelesaikan shiftnya hari itu. Dulu saya pernah terkena busur sekitar 2 cm dari pagar listrik dan lutut saya langsung lemas

• Karena saya benar-benar bekerja menangani tegangan tinggi, cerita ini terdengar cukup meragukan. Kalau dihitung secara matematis, hal ini secara teknis mungkin saja jika terbentuk fluks medan listrik yang luar biasa padat, tetapi secara realistis tampaknya hampir mustahil
  Terutama tegangan setinggi yang dijelaskan biasanya sangat cenderung mencari kesetimbangan lewat kilatan besar dalam kelembapan tinggi. Menurut saya yang lebih mungkin terjadi adalah ada titik tertentu di mana medan listrik bisa terasa kuat, lalu dalam rumor dan cerita hal itu berubah menjadi “dinding”

  • Secara umum saya setuju. Namun kalau memang benar, ini akan menjadi situasi aneh yang bisa mengarah pada matematika baru yang mengungkap adanya node stabil yang mengejutkan di wilayah yang sebelumnya dianggap tidak stabil
    Masalah terbesarnya adalah fenomena ini digambarkan sebagai “dinding”, bukan medan yang meningkat secara bertahap, yakni secara kuadrat. Namun jika di lingkungan yang cukup lembap memang ada efek jaringan yang dibawa oleh partikel bermuatan, hukum kuadrat bisa saja berubah bentuk. Bahkan orde kubik saja bisa terasa seperti dinding pada skala manusia
    Ini bukan soal “ingin percaya”, melainkan perasaan bahwa “meski aneh, dalam kondisi yang dapat direproduksi, matematika mungkin mengizinkannya”. Latar belakang terkaitnya ada di fisika matematika dan solusi analitik untuk persamaan diferensial parsial yang relevan, dan persamaan-persamaan itu punya solusi yang cukup aneh. Akan menarik jika ada yang mencobanya
    Ada perbedaan yang layak diselidiki antara efek yang diamati di antara muatan titik ideal dan efek jaringan yang hanya muncul ketika merambat melalui jaringan muatan titik yang kurang ideal
  • Menurut saya perangkat reel-to-reel memang bisa menghasilkan medan elektrostatis tinggi. Namun kalau ada sesuatu yang menimbulkan fenomena fisik sebesar ini, kemungkinan besar itu berbahaya bagi manusia
    Rasanya jauh lebih masuk akal orang yang berjalan ke ruang seperti itu akan menjadi penangkal petir, bukan menjadi seperti lalat yang terjebak di sarang laba-laba
  • Cerita ini muncul lagi setidaknya sebulan sekali, dan sudah cukup dibantah
  • Semoga ada orang di sini yang mengenal YouTuber sains berpengaruh seperti Veritasium atau Smarter Every Day, lalu bisa menghubungkan mereka dengan pihak seperti 3M untuk mencoba mereproduksinya
  • Bagaimana kita harus menilai klaim bahwa benda itu menarik lalat dan mungkin burung, tetapi mendorong manusia?

• Saya penasaran apakah orang-orang menyadari bahwa setelah semua orang membawa kamera video 4K60 di saku, sebagian besar kisah penampakan UFO dan Bigfoot menghilang
  Pada 1995 ada satu thread, lalu setelah itu fenomena ini tidak pernah terlihat atau terdengar lagi

  • Bukan cuma satu thread
    ANTEC '97 Conference Proceedings, CRC Press, hlm. 1310–1313
    https://www.google.com/books/edition/SPE_ANTEC_1997_Proceedi...
    Thread itu didasarkan pada presentasi konferensi dan makalah yang lebih dulu ada. Alasan kasus khusus ini tidak direproduksi adalah karena tidak ada kegunaan praktisnya, membutuhkan banyak peralatan, peralatannya harus sengaja dioperasikan secara keliru sehingga ada risiko kerusakan atau cedera, dan biaya pengujiannya sangat mahal
    Tidak ada orang yang secara sukarela akan membangun lingkungan yang bisa menjalankan film PP selebar 20 kaki sepanjang 1 mil dengan kecepatan 1000 kaki per menit, lalu sengaja memutus sebagian grounding peralatan, dan menjalankannya selama berjam-jam, berhari-hari, atau berminggu-minggu pada suhu di atas 100 derajat Fahrenheit dan kelembapan di atas 95%. Instalasinya saja akan menelan jutaan dolar, dan biaya operasinya bisa sebesar itu lagi
  • Sebaliknya, belakangan ini kita menyaksikan kepanikan drone berskala nasional, dan itu bukan karena kurangnya bukti video
    Fakta bahwa fenomena aneh itu langka dan sulit direkam tidak membuktikan ketiadaannya, juga bukan bukti bahwa ia tidak ada
  • Demam UFO justru tampaknya sekarang lebih kuat dan lebih arus utama daripada sebelumnya. Tentu saja bukti fisik yang sedikit saja meyakinkan tetap tidak ada
  • Bigfoot dan hantu memang begitu, tetapi demam drone belakangan ini justru tampaknya meningkat. Kalau ini terjadi pada masa ketika video tidak bisa diputar ulang, mungkin hal-hal semacam itu akan disebut UFO
  • Menjadikan sikap skeptis sebagai default memang paling baik, tetapi kisah kejadian ini tidak memicu reaksi refleks “ya, mungkin bukan begitu”
    Ini didasarkan pada prinsip fisika yang diketahui, dan konteks yang sangat spesifik tampak masih berada dalam kisaran yang cukup memungkinkan hal seperti ini terjadi. Jadi saya menganggapnya sebagai kasus batas yang sangat langka yang terjadi “sekali itu saja”
    Ini juga tidak terasa seperti jenis hal yang akan dibuat-buat oleh orang-orang yang bekerja di pabrik besar 3M

• Pernah dibahas sebelumnya
  https://news.ycombinator.com/item?id=16299441 (2018)
  https://news.ycombinator.com/item?id=5387052 (2013)
  https://news.ycombinator.com/item?id=3274335 (2011)

• Medan listrik sangat suka bersifat linear, tetapi efek-efek aneh yang digambarkan sangat nonlinear
  Efek non-ideal seperti pengukuran medan listrik tinggi bisa saja linear. Namun dinding itu hanya memengaruhi makhluk hidup seperti burung, serangga, dan manusia
  Jika menebak, dinding itu adalah fenomena yang dimediasi oleh sistem saraf dan kontraksi otot, dan berbeda dari gaya elektrostatis, di sini ambang batas, nonlinearitas, dan efek psikologis bisa ikut berperan. Pada dasarnya semua orang yang terlibat sedang tersetrum hebat, dan setelah menerima kejutan kelas megavolt di tulang belakang, pengalaman subjektif apa pun rasanya mungkin saja

  • Kalau begitu, bukankah orang-orang mestinya langsung roboh, dan jantungnya bisa berhenti lalu mati? Alih-alih merasakan dinding tak terlihat yang masih bisa dijauhi dengan berjalan mundur

• Terasa seperti membaca SCP yang bagus

• Ada banyak ide menarik di bagian eksperimen: http://amasci.com/freenrg/iontest.html

• Selama beberapa tahun saya sudah membaca tulisan ini berkali-kali, dan cukup terpikat oleh fakta bahwa fenomena seaneh itu muncul dari lingkungan pabrik
  Dalam pembaruan 2016, kerabatnya mengatakan bahwa melihat efek aneh pada spool itu hal yang umum. Kalau memang seumum itu, rasanya seharusnya bisa direproduksi, tetapi saya belum pernah melihat kasus reproduksi nyatanya

  • Saya pernah melihat hal seperti ini terjadi di berbagai lingkungan produksi. Bukan efek khusus ini, tetapi “perilaku emergen aneh yang baru muncul pada skala besar, tidak intuitif, dan bergantung pada kondisi” pernah ada baik di lingkungan industri maupun komputasi
    Misalnya, perusahaan tempat saya bekerja menumbuhkan banyak sel di reaktor besar, dan orang-orang yang mengoperasikan reaktor terbesar mengatakan mereka melihat perubahan lambat pada total produksi yang tidak bisa dijelaskan oleh variabel mana pun yang diamati. Kami menduga adanya drift genetik yang lambat dalam populasi, tetapi bisa juga karena faktor musiman atau variabel yang tidak diamati
    Saat bekerja di Google pun jelas ada hal-hal yang hanya terlihat pada skala cluster secara keseluruhan, dan hanya bisa disadari oleh orang yang sangat memahami proses yang sedang berjalan serta mengamatinya dengan peka. Saya rasa hal seperti ini terjadi di hampir semua sistem produksi berskala besar, tetapi kebanyakan tidak teramati

• Bukankah semua pelepasan muatan statis itu pada akhirnya terjadi dengan mengorbankan energi mekanis sistem? Mengejutkan bahwa mereka membiarkannya begitu saja memercik seperti di video dan tidak mencoba memanennya di suatu tempat
  Salah satu metode pemanenan daya paling aneh yang pernah saya lihat memakai spark gap dan transformator khusus sehingga seperti Tesla coil terbalik. Caranya menurunkan spike tegangan yang sangat tinggi dan sangat singkat dari pelepasan muatan statis menjadi segmen yang lebih panjang dengan tegangan lebih rendah, dan alat itu dipasang di sepatu

  • Benar. Namun meski tegangannya sangat tinggi, energi yang tersimpan sangat rendah, jadi upaya untuk memanennya rasanya tidak masuk akal
    Energi yang terbuang karena insulasi buruk di kantor berpemanas mungkin jauh lebih besar