Penerbangan Serangga (kelompok 10).docx

Nama Kelompok 10 : 1. Nicholas Gery A. 2. Nor Fadillah Offering

:H

Jurusan

: Biologi

(160342606297) (160342606217)

BAB 6 Penerbangan Serangga 6.1 Penerbangan Mengambang Banyak serangga dapat mengambang, atau diam di satu titik di udara, dengan mengepakkan sayap mereka dengan cepat. Kemampuan untuk mengambang membutuhkan stabilitas samping serta gaya angkat yang diperlukan untuk mengatasi gaya gravitasi. Gaya angkat disebabkan oleh kepakan sayap ke bawah. Sayap serangga dirancang sehingga saat mengepakkan sayap ke atas gaya pada sayap kecil.

Jarak serangga jatuh diantara kepakan sayap tergantung pada seberapa cepat sayapnya mengepak. Jika serangga mengepakkan sayapnya dengan lambat, dan interval waktu selama gaya angkat nol lebih panjang, maka serangga jatuh lebih jauh disbanding serangga yang mengepakkan sayap dengan cepat. Kita dapat menghitang frekuensi kepakan sayap yang diperlukan serangga untuk mempertahankan stabilitasnya. Untuk menyerdehanakan perhitung, asumsikan bahwa gaya angkat pada nilai konstan yang terbatas saat sayap

bergerak ke bawah dan nol saat sayap bergerak ke atas. Saat waktu interval Δt dari kepakan ke atas, serangga turun dengan jarak h dibawah pengaruh gaya gravitasi. Lalu, kepakan sayap ke atas mengembalikan serangga pada posisi awal. Biasanya, mungkin dibutuhkan bahwa posisi serangga tidak berubah secara vertical lebih dari 0.1mm (yaitu, h=0.1mm).Waktu maskimum yang diijinkan untuk jatuh bebas adalah

Karena gerakan sayap ke atas dan ke bawah kira-kira sama dalam durasi, periode T untuk gerakan lengkap ke atas dank e bawah adalah dua kali Δt

Frekuensi kepakan f, berarti jumlah kepakan per detik, adalah

Untuk mengembalikan serangga pada posisi vertikal aslinya, gaya ke atas saat kepakan ke bawah, Fav, harus sama dengan dua kali berat serangga. Perhatikan bahwa karena gaya ke atas pada tubuh serangga diterapkan untuk separuh waktu, gaya ke atas rata-rata pada serangga adalah sama dengan beratnya. 6.2 Otot Sayap Serangga

Kepakan sayap ke atas terproduksi karena otot A berkontraksi. Saat otot A berkontraksi, otot B berelaksasi. Begitu pula sebaliknya ketika sayap mengepak ke bawah. Perhitungan menunjukkan bahwa saat sayap mengayun 70°, otot A dan otot B hanya berkontraksi 2%. Asumsikan bahwa panjang otot B adalah 3mm dan 2% dari 3mm adalah 0.06mm. Jika frekuensi kepakan adalah 110/s maka periode untuk satu kepakan penuh ke atas dan ke bawah adalah satu sepersepuluhnya yaitu 9×10−3s. Jadi untuk satu kepakan ke atas atau ke bawah dibagi dua yaitu 4.5×10−3 s 0.06

Kontraksi otot B adalah 0.06mm. jadi kontraksi otot per detik adalah 4.5×10−3 yaitu 13mm/s. 6.3 Tenaga yang Dibutuhkan untuk Mengambang di Udaara Sekarang mari menghitung daya yang dibutuhkan untuk bertahan mengambang. Serangga dengan massa m 0.1g, gaya rata-rata Fav, diterapkan oleh dua sayap selama kepakan kebawah adalah dua kali beratnya. Karena tekanan yang diaplikasikan pada sayapsayap didistribusikan ke seluruh area total sayap, berarti dapat diasumsikan gaya yang dihasilkan oleh setiap sayap bertindak melalui satu titik di bagian tengah dari sayap. Selama kepakan ke bawah, pusat sayap melintasi jarak vertikal d. Usaha total yang dilakukan serangga selama setiap kepakan ke bawah adalah hasil dari gaya dan jarak, yaitu

Jika ayunan sayap 70º, maka untuk serangga yang mempunyai panjang sayap 1cm, d nya adalah 0.57cm. oleh sebab itu, usaha yang dilakukan selama setiap kepakan oleh dua sayap adalah

Dan energy yang dibutuhkan untuk satu kepakan adalah

Tenaga (power) adalah jumlah usaha yang dibutuhkan dalam satu detik yaitu

6.4 Energi Kinetik Sayap Saat Terbang Walaupun sayap serangga sangat ringan, sayap serangga tetap memiiiki massa, maka setiap kali mereka bergerak terdapat energy kinetik. Karena sayap bergerak memutar, maka energy kinetik maksimum selama setiap kepakan sayap adalah

I adalah momen inersiaa dan wmax adalah kecepatan sudut maksimum selama kepakan.

Kecepatan sudut maksimum wmax dapat dihitung dari kecepatan linear maksimum vmax pada tengah sayap

Selama setiap kepakan pusat dari sayap bergerak dengan kecepatan linear rata-rata vav yaitu

Jadi energy kinetik yaitu

6.5 Elastisitas Sayap Serangga mendapatkan energy kinetic, yang disediakan oleh otot, saat mereka mempercepat. Ketika sayap mulai melambat menjelang akhir kepakan, energy ini harus menghilang. Saat kepakan ke bawah, energy kinetic dihilangkan oleh otot dan diubah menjadi panas. Sendi sayap serangga mengandung protein elastis seperti karet yang disebut resilin. Saat kepakan ke atas, resilin ditarik. Energy kinetic dari sayap diubah menjadi energy

potensial pada resilin yang membentang, yang mana menyimpan enegi seperti pada pegas. Ketika sayap bergerak ke bawah, energy ini dilepaskan. Energi yang disimpan pada resilin yang membentang adalah

Y adalah modulus Young untuk resilin yaitu 1.8×107 dyn/𝑐𝑚2 . Biasanya, pada serangga yang seukuran lebah, volume resilin mungkin setara dengan silinder dengan panjang 2×10−2 dan permukaan 4×10−4 . Pada contoh yang diberikan, panjang batang resilin meningkat sebesar 50% ketika membentang. Artinya, Δl adalah 10−2 . Oleh karena itu, energy yang tersimpan dalam resilin dari setiap sayap adalah