Anda mungkin berpikir bahwa burung kolibri hanya mengepakkan sayapnya begitu cepat dan keras sehingga menekan udara yang cukup untuk menjaga tubuh kecilnya tetap mengapung. Ternyata itu jauh lebih sulit dari itu.
Pernahkah Anda melihat burung kolibri kecil melayang-layang di depan bunga dan kemudian melesat ke bunga lain dengan kecepatan kilat, dan bertanya-tanya: Bagaimana cara melakukannya?
Simulasi aerodinamis tiga dimensi yang terperinci tentang penerbangan burung kolibri menunjukkan bahwa burung kolibri mencapai kemampuan aerobatiknya yang gesit melalui serangkaian kekuatan aerodinamis unik yang lebih dekat dengan yang ditemukan pada serangga terbang daripada burung lain.
Simulasi superkomputer baru diproduksi oleh sepasang insinyur mesin di Vanderbilt University yang bekerja sama dengan seorang ahli biologi di University of North Carolina di Chapel Hill. Ini dijelaskan dalam artikel yang diterbitkan musim gugur ini di Jurnal Antarmuka Masyarakat Kerajaan.
Kredit gambar: David Levinson / Flickr
Untuk beberapa waktu para peneliti telah menyadari kesamaan antara burung kolibri dan serangga, tetapi beberapa ahli telah mendukung model alternatif yang mengusulkan bahwa sayap kolibri memiliki sifat aerodinamis yang mirip dengan baling-baling helikopter.
Namun, simulasi realistis baru menunjukkan bahwa burung-burung kecil memanfaatkan mekanisme aliran udara yang tidak stabil, menghasilkan vortisitas udara yang tak terlihat yang menghasilkan daya angkat yang mereka butuhkan untuk melayang-layang dan berpindah dari satu bunga ke bunga lain.
Anda mungkin berpikir bahwa jika burung kolibri hanya mengepakkan sayapnya cukup cepat dan cukup keras, ia dapat mendorong udara ke bawah agar tubuh kecilnya tetap terapung. Tetapi, menurut simulasi, peningkatan produksi jauh lebih sulit dari itu.
Misalnya, ketika burung itu menarik sayapnya ke depan dan ke bawah, vortisitas kecil terbentuk di tepi depan dan belakang dan kemudian bergabung menjadi satu vortex besar tunggal, membentuk area bertekanan rendah yang menyediakan pengangkatan. Selain itu, burung-burung kecil ini semakin meningkatkan jumlah daya angkat yang mereka hasilkan dengan menaikkan sayapnya (putar sepanjang sumbu panjang) saat mereka mengepakkan sayap.
Burung kolibri melakukan trik aerodinamis rapi lainnya - yang membedakan mereka dari kerabat berbulu mereka yang lebih besar. Mereka tidak hanya menghasilkan gaya angkat positif pada downstroke, tetapi mereka juga menghasilkan gaya angkat pada upstroke dengan membalikkan sayap mereka. Saat ujung depan mulai bergerak mundur, sayap di bawahnya berputar sehingga bagian atas sayap menjadi bagian bawah dan bagian bawah menjadi bagian atas. Ini memungkinkan sayap membentuk pusaran tepi terdepan saat bergerak ke belakang menghasilkan gaya angkat positif.
Menurut simulasi, downstroke menghasilkan sebagian besar daya dorong tetapi itu hanya karena burung kolibri menempatkan lebih banyak energi ke dalamnya. Upstroke hanya menghasilkan daya angkat 30 persen lebih banyak tetapi hanya membutuhkan energi 30 persen lebih banyak, membuat upstroke sama efisiennya secara aerodinamis dengan downstroke yang lebih kuat.
Burung-burung besar, sebaliknya, menghasilkan hampir semua gaya angkatnya pada downstroke. Mereka menarik sayapnya ke arah tubuh mereka untuk mengurangi jumlah daya angkat negatif yang mereka hasilkan saat mengepak ke atas.
Meskipun kolibri jauh lebih besar daripada serangga terbang dan menggerakkan udara lebih keras saat mereka bergerak, cara mereka terbang lebih erat kaitannya dengan serangga daripada burung lain, menurut para peneliti.
Serangga seperti capung, lalat rumah, dan nyamuk juga dapat terbang dan melesat maju dan mundur serta berdampingan. Meskipun konstruksi sayap mereka jauh berbeda, terdiri dari membran tipis yang dikeraskan oleh sistem vena, mereka juga memanfaatkan mekanisme aliran udara yang tidak stabil untuk menghasilkan vortisitas yang menghasilkan pengangkatan yang mereka butuhkan untuk terbang. Sayap mereka juga mampu menghasilkan gaya angkat positif baik pada gaya naik maupun turun.