Sekumpulan burung Pelikan,
Camar dan Angsa terbang indah di udara. Suatu atraksi udara yang
sangat
menakjubkan! Ada
rasa
iri
yang dapat dimengerti saat manusia menyaksikan pertunjukan ini. Ternyata semua akal budi dan
kepandaian manusia belum
dapat menyaingi kemampuan
burung yang dapat terbang dengan mulus dan
sempurna tanpa menggunakan
alat bantu mesin‐mesin besar yang mengeluarkan suara bising yang memekakkan telinga seperti pesawat‐pesawat ciptaan
manusia. Apa rahasianya? Bagaimana burung bisa terbang, mengalahkan semua keterbatasan akibat berat tubuh mereka dan
gravitasi bumi? Mereka bahkan selalu terbang sebagai
kawanan burung yang dengan kompak menjelajahi
udara dengan gerak‐gerik yang indah. Kalah kompakkah manusia?
Atraksi terbang burung‐burung di udara ini ternyata melibatkan ilmu fisika. Ada 4 jenis gaya yang terlibat dalam atraksi udara tertua ini.
1. Drag Force, yaitu gaya hambat
udara.
Gaya ini berasal dari tumbukan molekul‐molekul udara dengan tubuh burung. Arah gaya ini selalu berlawanan dengan arah gerak burung. Sedangkan besar gaya ini sangat tergantung pada luas permukaan burung dan kecepatan burung. Semakin luas permukaan burung semakin besar gaya hambatnya. Semakin cepat burung bergerak semakin besar pula gaya hambatnya ini. Suatu ilustrasi yang dapat menggambarkan drag‐force (hambatan) udara ini adalah hambatan yang dirasakan saat kita berjalan melawan arah angin yang kencang. Hambatan ini semakin terasa besar ketika kita membuka lengan kita lebar‐lebar (memperluas permukaan tubuh kita) atau ketika kita bergerak lebih cepat.
Gaya ini berasal dari tumbukan molekul‐molekul udara dengan tubuh burung. Arah gaya ini selalu berlawanan dengan arah gerak burung. Sedangkan besar gaya ini sangat tergantung pada luas permukaan burung dan kecepatan burung. Semakin luas permukaan burung semakin besar gaya hambatnya. Semakin cepat burung bergerak semakin besar pula gaya hambatnya ini. Suatu ilustrasi yang dapat menggambarkan drag‐force (hambatan) udara ini adalah hambatan yang dirasakan saat kita berjalan melawan arah angin yang kencang. Hambatan ini semakin terasa besar ketika kita membuka lengan kita lebar‐lebar (memperluas permukaan tubuh kita) atau ketika kita bergerak lebih cepat.
2. Lift Force (gaya angkat) merupakan gaya
yang mengangkat burung
ke atas.
Ada 2 hal yang dapat menimbulkan gaya angkat ini: kepakan sayap dan aliran udara yang lewat sayap. Ketika burung mengepakkan sayap ke bawah, burung menekan udara ke bawah, akibatnya udara akan menekan balik dan mendorong burung ke atas (hukum aksi‐reaksi). Semakin cepat kepakan sayap, semakin besar gaya keatasnya. Itu sebabnya burung merpati yang hendak terbang akan mengepakan sayapnya secara cepat. Burung yang berat seperti Kori Bustard dari Afrika tentu harus mempunyai otot dada yang kuat sehingga mampu mengepakan sayap lebih cepat untuk mengangkat tubuhnya yang gembrot itu (19 kg).
Ada 2 hal yang dapat menimbulkan gaya angkat ini: kepakan sayap dan aliran udara yang lewat sayap. Ketika burung mengepakkan sayap ke bawah, burung menekan udara ke bawah, akibatnya udara akan menekan balik dan mendorong burung ke atas (hukum aksi‐reaksi). Semakin cepat kepakan sayap, semakin besar gaya keatasnya. Itu sebabnya burung merpati yang hendak terbang akan mengepakan sayapnya secara cepat. Burung yang berat seperti Kori Bustard dari Afrika tentu harus mempunyai otot dada yang kuat sehingga mampu mengepakan sayap lebih cepat untuk mengangkat tubuhnya yang gembrot itu (19 kg).
(Karena ototnya keras, daging Kori Bustard keras....kurang enak dimakan).
Pada Gb. 2 digambarkan aliran udara ketika melewati sayap. Udara yang mengalir lewat bagian atas sayap akan bergerak lebih cepat
karena udara ini harus menempuh
lintasan yang lebih jauh. Akibatnya tekanan
dibagian ini lebih kecil dibandingkan
dengan tekanan udara dibawah sayap. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya angkat pada burung. Semakin melengkung (semakin aerodinamis) sayap semakin besar
gaya angkatnya.
3. Thrust (gaya dorong) yaitu gaya yang mendorong burung bergerak maju.
3. Thrust (gaya dorong) yaitu gaya yang mendorong burung bergerak maju.
Gaya ini dihasilkan melalui kepakan sayap yang bergerak seperti angka 8
rebah (dilihat dari samping).
Kepakan sayap menghasilkan
suatu pusaran udara (vorteks)
yang dapat memberikan suatu dorongan bagi
burung untuk bergerak maju
di udara. Besar‐kecilnya
gaya dorong ini sangat tergantung pada kekuatan otot
terbang.
4. Weight (gaya
berat)
yaitu
gaya
tarik
gravitasi
bumi.
Besarnya sangat tergantung pada massa burung. Arahnya vertikal ke bawah.
Besarnya sangat tergantung pada massa burung. Arahnya vertikal ke bawah.
Kombinasi ke 4
gaya ini dimanfaatkan burung untuk
melakukan berbagai atraksi seperti parachutting (gerak parasut), gliding (meluncur), flight (terbang ke depan), dan soaring (membubung) (pintar yach burung‐burung ini....)
Parachuting (gerak parasut)
Gerak parasut merupakan
gerak jatuh di udara (bisa miring bisa pula vertikal).
Sudut miringnya lebih besar dari 450 terhadap garis mendatar.
Untuk melakukan gerak parasut, burung rajawali harus memperbesar gaya hambatnya (drag
force) caranya adalah dengan memperbesar luas permukaannya (misalnya dengan melebarkan sayapnya).
Gliding (meluncur)
Gliding (meluncur) yaitu gerak jatuh yang membentuk sudut lebih
kecil dari 45° dengan garis mendatar. Fokus utama dalam gliding
adalah meluncur semendatar mungkin. Ini dilakukan dengan memperkecil gaya
hambat udara. Dalam melakukan gliding burung Fulmar dapat menempuh jarak mendatar 8,5 meter
tetapi hanya turun 1 meter saja. Burung pemakan bangkai (Vultures) lebih bagus lagi, burung ini dapat menempuh
jarak mendatar 22 jarak
meter dengan turun hanya 1 meter.
Flight (terbang)
Gerakan flight (terbang) dilakukan dengan mengepakkan
sayap. Kepakan sayap digunakan untuk menghasilkan gaya dorong ke depan (thrust) dan gaya angkat (lift).
Gaya dorong dan gaya angkat ini dapat
diatur oleh burung untuk
mengendalikan arah, kecepatan, dan ketinggiannya (ternyata otak burung cukup cerdas untuk menghitung
fisika he...he..he.....).
Ketika burung hantu turun dengan kecepatan tinggi
untuk menangkap tikus, burung hantu mengecilkan drag force
dengan merampingkan tubuhnya atau menekuk
sayapnya. Ketika
sudah
dekat
dengan
mangsanya (akan mendarat), burung hantu memperlambat
gerakannya dengan memperbesar drag force yaitu dengan mengembangkan sayapnya (wuiii ...hebat sekali ilmu fisika burung hantu ini...)
Soaring (gerak membubung)
Gerak membubung merupakan gerak naik tanpa
mengepakkan sayap.
Gerakan ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan arus udara. Akibat
pemanasan matahari suhu udara yang dekat permukaan bumi menjadi lebih
panas, udara panas ini akan naik ke atas dan menimbulkan arus udara ke atas. Arus udara
inilah yang dimanfaatkan oleh
burung rajawali untuk membubung tinggi tanpa
perlu mengepakan sayapnya yang besar (hemat
energi lho...). Burung camar atau
burung albatros, lain lagi.
Untuk membubung, burung
camar memanfaatkan arus udara yang dipantulkan oleh permukaan air laut. Itu sebabnya burung camar selalu berada dekat‐dekat dengan permukaan laut.
Parade Burung Terbang
Pernah lihat angsa atau burung terbang
bermigrasi (berpindah tempat)? Angsa ini umumnya terbang
berkelompok membentuk suatu parade
yang sangat indah, jarang
ditemukan angsa terbang
jauh sendirian. Selain untuk
meningkatkan keamanan terhadap serangan predator, kebersamaan itu juga mengurangi resiko tersesat di jalan saat melakukan migrasi
jarak jauh. Dalam melakukan migrasi dari satu tempat ke tempat lain angsa‐angsa ini memanfaatkan medan magnetik
bumi sebagai penunjuk arah.
Dalam melakukan parade,
angsa‐angsa ini seringkali membentuk formasi seperti huruf V (gambar 4). Angsa yang paling depan (pemimpin)
merupakan pembuka jalan yang harus bekerja keras “memecah” hambatan udara, sehingga
angsa dibelakangnya dapat bergerak lebih mudah. Ketika
pemimpin ini lelah, temannya segera menggantikan posisinya (wah
ternyata angsa tidak egois ...nggak mau enak sendiri).
Dalam formasi huruf V ini gerakan
angsa‐angsa dalam kawanan
ini sangat sinergi sehingga
mereka tidak
perlu keluar tenaga terlalu
besar (pemakaian energi lebih efisien)
untuk melakukan perjalanan yang jauh (wah
tampaknya kita harus belajar
dari angsa dalam bekerja sama...).
Angsa‐angsa ini tampak kompak
sekali, seakan‐akan
tidak pernah ada yang salah arah.
Sebenarnya berbagai kesalahan
arah terbang tetap
terjadi, hanya saja kesalahan itu
dapat dengan cepat dileburkan sehingga tidak terlihat mempengaruhi
arah terbang kawanan.
Pada gambar
4, sekumpulan angsa sedang
bergerak ke arah utara.
Jika satu angsa menyimpang dari posisi (1) ke
posisi (2) lalu ke posisi (3) dan (4),
maka angsa‐angsa lain akan
berusaha menyesuaikan diri (dengan
memperhatikan aliran udara dan kondisi udara
disekitarnya) sedemikian sehingga terjadi perubahan posisi tetapi arah gerak kawanan tetap tidak berubah yaitu
tetap ke arah utara. Eh tahu
nggak... konsep perubahan posisi ini dapat diterapkan dalam ilmu manajemen
modern lho. Menurut konsep
ini jika
ada seorang mempunyai ide
yang dapat
menyimpangkan arah perusahaan tetapi menguntungkan perusahaan itu, orang ini tidak akan dikucilkan. Teman‐temannyalah
yang akan menyesuaikan diri
sedemikian sehingga misi dan visi perusahaan
tetap tidak berubah, walaupun mungkin
posisi teman‐temannya itu bisa
berubah (wah keren... belajar dari angsa).
Memang asyik mengamati gerakan‐gerakan burung. Ternyata dalam ilmu
fisika kita harus banyak belajar dari burung. Begitu indah dan
mempesonanya atraksi fisika yang mereka pertontonkan di udara selama jutaan tahun sehingga rasanya kita ini tidak ada apa‐apanya.
(Yohanes Surya).