Hmmmm… teman-teman ternyata aplikasi
mata kuliah FISMAT (Fisika Matematika) ada pada perhitungan aljabar cara
terbang capung… Wawww, yuuk simak informasi berikut : ^_^
Mata
kuliah berjudul Fisika Matematika, yang sebagian besar waktu belajarnya
digunakan untuk menghitung persamaan-persamaan aljabar dengan segala rupa
simbol-simbol, ternyata memberikan gambaran nyata tentang aplikasinya yang bisa
diterapkan pada perhitungan gerak sayap capung.
Sering orang mengkiaskan dragonfly
dengan pemisahan kata dragon dan fly, naga terbang. Tapi
ternyata, sebutan dragonfly tidak lain adalah karena adanya komponen
gaya tarik (drag) pada sayap capung ketika ia terbang. Kekhasan sayap
capung inilah yang akhirnya mendorong ilmuwan untuk mengetahui lebih mendalam
tentang capung.
Sama seperti orang yang berenang
atau melompat, pesawat dan serangga menghasilkan daya dorong atau tolak dengan fluid
pushing, mendorong aliran zat fluida, baik air maupun udara, di sekitarnya.
Seorang professor dari Cornell University New York, Z. Jane Wang, menyatakan
bahwa sayap serangga akan mengalami gaya angkat ke atas yang arahnya tegak
lurus dengan arah kecepatan geraknya. Lift force atau gaya angkat ini
juga membentuk sudut siku-siku terhadap drag force atau gaya tarik yang
arahnya berlawanan dengan arah kecepatan gerak. Keberadaan gaya ke atas inilah
yang akan memberikan dorongan pada capung maupun serangga lainnya ketika
mengepakkan sayap di udara.
Untuk
mengkondisikan agar capung berada pada hover (melayang-layang atau
terbang tanpa mengepakkan sayap), sama seperti helikopter, serangga tersebut
harus mendorong aliran udara ke bawah. Suatu gerak di udara yang tidak menuju
bumi (bawah) tidak akan mampu menahan beban tubuh dan akan membuang energy.
Rupanya capung memiliki kemampuan untuk mengatasi hal ini, meskipun dengan
menggunakan empat sayap.
Capung
memiliki dua pasang sayap pada bagian toraksnya, 2 buah sayap di toraks bagian
depan (fore wings) dan 2 sayap lagi pada bagian belakang (hind
wings). Otot-otot mengendalikan interaksi kerja antara fore wings dan
hind wings ini, serta kekhasan yang dimiliki capung yang membedakannya
dengan serangga lain yaitu: pengaturan fase sayap depan dan belakang selama
berada dalam manuver-manuver berbeda.
Posisi
sayap depan dan belakang yang terletak cukup dekat, memungkinkan interaksi
hidrodinamis yang baik. Sains telah berhasil menganalisis interaksi sayap
capung ini melalui pendekatan aljabar dengan menggunakan persamaan Navier-
Stokes yang melewati tahap pengintegralan yang kompleks dengan bergantung pada
konstanta Reynold, ukuran sayap, gerak sayap dan perbedaan fase yang terjadi. Wow!
Terlepas dari perhitungan matematika
yang rumit, daya yang diperlukan pada saat sayap bergerak dengan beda fase
tertentu ternyata menjadi lebih kecil. Ini berarti energi yang diperlukan untuk
melakukan manuver tidak terlampau besar. Energi akan kembali meningkat ketika
sayap capung berada dalam kondisi sefase. Pada saat sayap depan dan belakang
bergerak dengan beda fase, getaran kedua sayap bergerak saling mendekati dari
sisi yang berseberangan dan bertemu pada pertengahan titik (midstroke).
Sayap bagian depan akan terkena induksi gerak yang disebabkan oleh sayap bagian
belakang, begitu pula sebaiknya. Akibatnya, gaya tarik pada sayap akan
berkurang seiring dengan daya yang dihasilkan. Drag force sayap depan
dan belakang memiliki arah yang berlawanan sehingga besarnya total gaya tidak
mempengaruhi pergerakan. Hal sebaliknya akan terjadi jika sayap depan dan
belakang bergerak sefase. Keduanya akan mengalami drag force yang lebih
besar disebabkan oleh gabungan getaran sayap depan dan belakang yang memiliki
arah yang sama (mirip dengan prinsip Superposisi). Oleh karenanya, interaksi
hidrodinamis menghasilkan gaya yang besar dan berfungsi untuk mempercepat
gerakan saat take off (Wang, Z.J, 2008).
Dibalik kesan kehidupan capung yang
langka, ternyata tersimpan pengetahuan yang cukup spektakuler yang masih
menjadi bahan penelitian para ilmuwan sampai detik ini. Penemuan-penemuan
ilmiah semakin berkembang karena keberadaan insekta yang mampu bergerak dengan
kecepatan 30-60 kilometer per jam ini. Ilmuwan di Royal Veterinary College dan
University of Ulm, rela mencipatakan Robot Capung untuk menguji efek
aerodinamis serangga yang bersayap empat.. Termasuk pendekatan aljabar tentang
interaksi sayap capung dengan menggunakan persamaan Navier-Stokes. Ada yang
ingin menghitung??!
Sumber
: http://edukasi.kompasiana.com/2011/06/27/terbangnya-capung-pun-memegang-perhitungan-aljabar/
