Teori Sayap dan Gaya Terbang pada Lebah

Aghnia Nur 185040084 Sutari 185040098

GSaTyAaETYeOrbAaRnPg pI&a
da Lebah

P ara evolusionis menyatakan bahwa serangga mulai terbang sejak 300 juta

tahun yang lalu. Meski demikian, mereka tidak mampu memberikan jawaban
tuntas terhadap pertanyaan-pertanyaan mendasar seperti: bagaimana caranya
serangga pertama membentuk sayap-sayapnya, memulai terbang, dan bisa
diam di udara?
Padahal, rancangan sempurna pada sayap serangga tidak meninggalkan ruang
bagi kejadian kebetulan. Dalam artikel berjudul "The Mechanical Design of Insect
Wings (Rancang Gerak Sayap Serangga)," Ahli biologi Inggris Robin Wootton
menulis:

“Makin baik kita memahami guna sayap-sayap serangga, makin
canggih dan indah rancangannya terlihat… Bentuk-bentuknya
umumnya dirancang dengan cacat sekecil mungkin; cara
kerjanya dirancang untuk menggerakkan bagian-bagian
rancangannya dengan cara yang terencana. Sayap-sayap
serangga menggabungkan kedua hal ini menjadi satu, dengan
menggunakan bagian-bagian rancangan dari beragam bahan
lentur, yang terangkai secara sempurna untuk memungkinkan
perubahan bentuk dalam menanggapi kekuatan yang tepat dan
untuk menghasilkan pemanfaatan udara sebaik mungkin.
Mereka malah sudah lebih dahulu mempunyainya, jika memang
ada kesesuaiannya dengan teknologi.”

-1-

Serangga Lebah

Lebah merupakan sekelompok besar serangga yang dikenal karena
hidupnya berkelompok meskipun sebenarnya tidak semua lebah bersifat
demikian. Semua lebah masuk dalam suku atau familia Apidae (ordo
Hymenoptera: serangga bersayap selaput). Di dunia terdapat kira-kira 20.000
spesies lebah dan dapat ditemukan di setiap benua, kecuali Antartika. Sebagai
serangga, ia mempunyai tiga pasang kaki dan dua pasang sayap. Lebah
membuat sarangnya di atas bukit, di pohon kayu dan pada atap rumah.
Sarangnya dibangun dari propolis (perekat dari getah pohon) dan malam yang
diproduksi oleh kelenjar-kelelenjar lebah betina yang masih muda terdapat
dalam badannya. Lebah memakan nektar bunga dan serbuk sari.

Koloni

Dalam suatu kelompok (disebut "koloni") terdapat tiga "kasta", yaitu:
1.lebah ratu, berjenis kelamin betina merupakan induk semua lebah dalam

satu koloni dalam satu koloni hanya satu ekor lebah ratu, bertugas
mengawal semua kegiatan lebah betina dan lebah jantan. Komposisi
kromosomnya diploid sehingga dapat menghasilkan keturunan. Badannya
lebih besar karena sejak masih dalam bentuk larva ia diberi makan royal
jelly yang kaya akan vitamin dan gizi
2.lebah betina, dikenal sebagai lebah pekerja jumlah lebah pekerja bisa
mencapai puluhan ribu, 30.000 ekor lebah dan yang bibit unggul bisa
mencapai sampai 60.000 ekor lebah.
3.lebah jantan, jumlahnya hanya ratusan ekor lebah. Seekor lebah yang
mengumpulkan serbuk sari.

Apabila kesuburan reproduksi telur sudah berkurang atau usia ratu sudah
tua maka secara naluri lebah pekerja mengadakan regenerasi pembentukan
koloni baru dan mencari telur-telur yang terbaik, jika sudah menetas menjadi
larva diberi makan sari madu (royal jelly) atau ada yang menyebutnya susu
ratu kerena warnanya putih seperti warna susu jumlahnya biasanya lebih dari
satu calon ratu, sarangnya paling besar dan paling menonjol lebih panjang
dari sarang lebah pekerja, terletak paling bawah sarang.

Lebah pekerja terbentuk dari telur yang terbuahi dari sperma yang
tersimpan dalam ovarium yang jumlahnya mencapai jutaan sperma, jenis
kelaminnya sama dengan ratu lebah bedanya lebah pekerja ini dari mulai telur
menetes menjadi larva dan setererusnya makanannya madu biasa sedangkan
ratu lebah mulai dari telur menetas menjadi larva sampai akhir hayat
makanannya sari madu (royal jelly).

-2-

Pembagian Tugas pada Koloni Lebah

Tugas Ratu Lebah
Tugas utama ratu lebah adalah bertelur selama hidupya, berjenis

kelamin betina, perkawinan ratu lebah ini hanya sekali seumur hidup,
perkawinan dilakukan dengan cara terbang tinggi diangkasa pada cuaca
cerah dan pejantan yang bisa mengejarnya akan dapat mengawini sang
ratu lebah, pejantan yang berbahagia itu tidak lama akan mati karena
testisnya lepas dan tertanam pada ovarium ratu lebah. Lebah ratu yang
aktif mampu bertelur kira-kira 2.000 butir telur sehari. Makanan ratu
merupakan sari madu (royal jelly), harapan hidup lebah ratu ialah tiga
tahun.

Tugas Lebah Pekerja
Tugas lebah pekerja berjenis kelamin betina tugasnya mengumpulkan
serbuk sari dan nektar. Madu merupakan produk hasil pengolahan
makanan nektar yang dimuntahkan kembali dari dalam tubuhnya dan
disimpan dalam sarang lebah untuk makanan cadangan, makanan madu
ini juga untuk larva dan pupa. Ada juga lebah betina yang bertugas
membersihkan sarang dan merawat telur dan anak-anak lebah. Harapan
hidup lebah pekerja ialah tiga bulan atau lebih sedikit makanan utama
lebah pekerja ini adalah madu.
Lebah pekerja bisa bertelur dan telurnya dapat menetas jika koloni
lebah kehilangan ratunya maka secara alami sesuai naluri lebah betina
akan bertelur dan yang lahir dari telur lebah pekerja ini semuanya berjenis
kelamin jantan karena dari telur yang tak terbuahi, lebah pekerja tidak
pernah dikawini oleh lebah jantan.

Tugas Lebah Jantan
Lebah jantan bertugas mengawini lebah ratu muda yang masih perawan
jika akan membentuk koloni baru dan akan mati setelah kawin. Lebah
jantan merupakan lebah dari telur tak terbuahi yang diberi makanan
nektar dan madu biasa (bukan "royal jelly"). Jumlah lebah jantan ini
jumlahnya hanya ratusan.

Terdapat pula lebah yang hidup menyendiri, tidak dalam kelompok.
Jenis lebah yang demikian disebut lebah soliter

-3-

Cara Menentukan Arah

Lebah biasanya harus terbang menempuh jarak jauh dan menjajagi wilayah luas

untuk menemukan makanan. Mereka mengumpulkan serbuk sari bunga dan


bahan pembuat madu dalam jarak 800 m dari sarang. Seekor lebah, yang telah

menemukan bunga, terbang kembali ke sarangnya untuk memberi tahu lebah


lain tentang tempat bunga tersebut.

Bagaimana lebah
Lebah menjelaskan lokasi sumber makanannya dengan

ini menjelaskan
menari. Tarian yang diulang-ulang lebah tersebut


lokasi bunga
mengandung semua informasi tentang sudut, arah, jarak,

kepada lebah
dan informasi perincian lain tentang sumber makanan,

lain di sarang? sehingga lebah lain dapat mencapai tempat itu. Tarian ini


berbentuk angka “8” yang diulang terus-menerus oleh lebah

tersebut.

(Jenis Tarian Lebah)

Lebah tersebut membentuk bagian tengah angka “8” dengan mengibas-
ngibaskan ekor dan bergerak zig-zag. Sudut antara gerakan zig-zag dan garis
matahari-sarang menunjukkan arah sumber makanan dengan tepat. Akan
tetapi, sekadar mengetahui arah sumber makanan tidaklah cukup. Lebah
pekerja juga harus “mengetahui” seberapa jauh mereka harus menempuh
perjalanan mengumpulkan bahan pembuat madu. Jadi, lebah dari sumber bunga
tersebut memberitahukan jarak serbuk bunga dengan gerakan tubuh tertentu,
yakni dengan menggoyangkan bagian bawah tubuhnya dan menimbulkan aliran
udara. Misalnya, untuk“menjelaskan” jarak 250 m, ia mengibaskan bagian
bawah tubuhnya lima kali dalam setengah menit. Dengan demikian, lokasi pasti
sumber makanan tersebut dapat dijelaskan dengan terperinci, baik tentang
jarak maupun arahnya.

-4-

CCaarraa MMeneneennttuukkaann AArraahh

Ada masalah baru bagi lebah yang memerlukan waktu lama untuk terbang ke
sumber makanan. Saat lebah yang hanya mampu menjelaskan sumber makanan
berdasarkan arah matahari - kembali ke sarangnya, matahari bergeser setiap 4
menit. Akhirnya, lebah akan melakukan 1 kesalahan setiap 4 menit perjalanannya,
yang ia beritahukan pada lebah-lebah lain. Anehnya, lebah ini tidak menghadapi
persoalan tersebut! Mata lebah terdiri atas ratusan mata segi enam kecil. Setiap
lensa berfokus pada satu wilayah sempit, persis seperti teleskop. Lebah yang
melihat ke arah matahari pada waktu tertentu di siang hari akan selalu dapat
menentukan lokasinya saat terbang. Lebah melakukan perhitungan ini dengan
memanfaatkan perubahan cahaya matahari berdasarkan waktu. Akibatnya, lebah
menentukan arah lokasi sasaran tanpa salah, dengan melakukan koreksi dalam
informasiyang ia berikan di dalam sarang ketika matahari bergerak maju.

(Mata lebah)
Metode Penandaan Bunga
Lebah madu dapat mengetahui kalau bunga yang ia temui telah didatangi dan

diambil nektarnya lebih dahulu oleh lebah lain, dan ia segera meninggalkannya.

Dengan demikian, ia menghemat waktu dan tenaga.

-5-

Sistem Terbang dan teori - teorinya

Ilmu gaya udara merupakan lanjutan dari ilmu yang lebih tua yaitu ilmu gaya gerak air
atau hidrodinamika dan ilmu gaya gerak udara ini erat hubungannya dengan beberapa
ilmu yang lainnya yaitu ilmu alam (fisika), ilmu pasti (matematika), ilmu gaya
(mekanika), dan ilmu cuaca (meteorogia) yang memberikan keterangan- keterangan
asasi tentang udara yang diam khususnya tentang perubahan- perubahan yang dialami
udara jika ketinggian bertambah. Pada tahun 1810 Sir George Canley berpendapat bahwa
udara dipaksa meniup berlawanan dengan arah gerak dari sayap dalam udara atau fluida
tersebut. Kemudian pada tahun 1871 Pranoim Wenham merencanakan airfoil yang
melengkung seperti bentuk dari sayap burung. Juga pada tahun ini Wenham yang
pertama-tama membuat terowongan angina yang digerakkan dengan tenaga uap.

Penyelidikan airfoil ini dilanjutkan oleh Wreight bersaudara dengan mengadakan
percobaan-percobaan kurang lebih 150 buah air foil disamping melengkapi alat-alat
kemudi untuk mengemudikan pesawat yang sedang terbang.dalam penyelidikan Isaac
Newton telah menemukan gaya-gaya udara yang melalui benda yang bergerak yaitu gaya
angkat (lift dan hambatan/drag). Pada tahun 1902-1907 N Wilhelm Kutti (jerman), N.E.
Janhowaki (rusia), Frederiek W. Launohoster (Inggris) menemukan teori bagaimana
terjadinya gaya angkat (lift) pada airfoil. Dengan penemuan-penemuan pada tahun-tahun
di atas jelaslah bahwa aerodinamika merupakan ilmu yang masih baru, dan bukanlah
suatu pengetahuan yang abstrak seperti ilmu pasti dan mekanik karena hingga kini
penyelidikan-penyelidikan masih terus dilakukan.

Aerodinamika sebenarnya tidak lain daripada suatu yang mempelajari atau
menyelidiki sifat-sifat udara,reaksi-reaksi dan akibat-akibat yang timbul dari gerakan
udara terhadap benda yang dilalui oleh udara atau gerakan benda-benda di dalam udara
tersebut. Jadi aerodinamika berarti pula pengetahuan atau penyelidikan mengenai
gerakan-gerakan benda di dalam udara di mana pengertian ini sangat erat hubungannya
dengan ilmu penerbangan. Adapun factor-faktor yang mempengaruhi Aerodinamika:
Temperature (suhu udara), Tekanan udara, Kecepatan udara, Kerapatan / kepadatan
udara. Untuk mempelajari ilmu aerodinamika, ada beberapa hukum di antaranya:
Hukum Newton Hukum Newton I Mengatakan bahwa benda yang diam akan tetap diam
sedangkan benda yang bergerak akan tetap bergerak dalam garis lurus dan kecepatan
yang tetapkecuali suatu sebab dari luar yaitu gaya yang memaksanya mengubah keadaan
tersebut
Hukum Newton II Mengatakan bahwa perubahan banyaknya gerakan berbanding
langsung dengan gaya yang bekerja dan menurut garis kerja gaya tersebut. Selanjutnya
Hukum Newton II mengatakan bahwa benda yang bergerak akan mendapat perlambatan.

-6-

Hukum Newton III Mengatakan bahwa aksi sama besar dan berlawanan arah dengan
reaksi. Artinya gaya yang dilaksanakan oleh dua benda terhadap sesamanya sama
besar dan berlawanan arahnya. Pemahaman akan pergerakan udara (seringkali
disebut "medan aliran") di sekitar suatu benda membolehkan perhitungan gaya-gaya
dan momen-momen yang bertindak pada benda tersebut. Sifat-sifat sejenis yang
dihitung untuk suatu medan aliran meliputi kecepatan, tekanan, kerapatan, dan
temperatur sebagai fungsi posisi ruang dan waktu.

(Sayap Lebah)

Secara anatomi, bila dibandingkan ukuran tubuh dan sayap lebah, sesungguhnya sulit
dipercaya lebah mampu terbang. Pada tahun 1934 seorang ahli matematika Perancis
sampai pada kesimpulan itu setelah meneliti ukuran-ukuran aerodinamika seekor
lebah. Nyatanya lebah adalah serangga yang mampu terbang menentang angin
kencang. Majalah National Geographic edisi Agustus 2008 melaporkan hasil penelitian
tim yang dipimpin oleh Michael Dickinson, seorang ahli biologi dari California Institute
of Technology. Ternyata lebah mengepakkan sayapnya yang kecil itu dengan cara yang
tidak umum di kalangan serangga. Sebagian besar serangga menggerakkan sayapnya
dalam gerakan panjang dan konstan. Lebah mengubah metode itu dengan gerakan
pendek melengkung. Tetapi, rahasia pentingnya adalah lebah mengepakkan sayapnya
lebih cepat. Bila rata-rata serangga lain terbang dengan kecepatan 200 kepakan per
detik, maka lebah terbang dengan menggerakkan sayap kecilnya lebih cepat yaitu 240
kepakan per detik.

-7-

Aplikasi Teori Sayap dan Gaya Terbang pada Lebah

Teori Aerodinamika

Pada dasarnya terbang itu memakai Teori Aerodinamika baik itu pada lebah
maupun pada pesawat, Aerodinamika adalah salah satu cabang dinamika yang
berkenaan dengan kajian pergerakan udara, khususnya ketika udara tersebut
berinteraksi dengan benda padat. Aerodinamika adalah cabang dari dinamika
fluida dan dinamika gas, dengan banyak teori yang saling berbagi pakai di antara
mereka. Aerodinamika seringkali digunakan secara sinonim dengan dinamika gas,
dengan perbedaan bahwa dinamika gas berlaku bagi semua gas.

(Konsep Teori Aerodinamika pada Pesawat dan Sayap)

Sayap yang melipat pada lebah madu



1. Bagian pendukung ketiga pada kitin
2. Keadaan terlipat

Banyak serangga yang dapat melipat sayapnya. Sayap dapat dengan mudah
dilipat dengan bantuan lempeng kitin pendukung pada pangkalnya. Angkatan
Udara Amerika telah memproduksi pesawat penyusup E6B dengan sayap yang
dapat dilipat setelah terilhami oleh contoh ini. Sementara lebah dan lalat dapat
melipat seluruh sayapnya ke badannya, E6B hanya mampu melipat separuh
sayapnya ke atas separuh bagian yang lain.

-8-

Aplikasi Teori Sayap dan Gaya Terbang pada Lebah

Resilin

Sambungan sayap terbentuk dari suatu protein khusus, yang disebut resilin,
yang memiliki kelenturan luar biasa. Di laboratorium, para insinyur kimia bekerja
untuk menggandakan bahan kimia ini, yang menunjukkan sifat yang jauh lebih
unggul dibandingkan karet alam maupun buatan. Resilin merupakan suatu zat
yang mampu menyerap gaya yang dikenakan padanya maupun melepaskan
energi kembali begitu gaya tersebut terangkat. Dari sudut pandang ini, efisiensi
resilin mencapai nilai yang sangat tinggi, 96%. Dengan cara ini, sekitar 85%
energi yang digunakan untuk mengangkat sayap disimpan dan digunakan kembali
ketika sayap dikatupkan/terlipat lagi.11 Selaput dan otot dada juga dibuat untuk
membantu keadaan ini

(Gambar A) (Gambar B)

(Gambar A) Gambar di samping memperlihatkan kemampuan manuver dari tiga
pesawat yang dianggap terbaik dalam kelompoknya. Namun, lalat dan lebah
mampu secara tiba-tiba mengubah arah ke segala penjuru tanpa mengurangi
kecepatan. Contoh ini dengan jelas menunjukkan betapa lemahnya teknologi
pesawat jet dibandingkan dengan lebah.

(Gambar B) Gambar ini menunjukkan jalan yang dilalui oleh seekor lebah yang
ditempatkan di dalam kotak kaca, memperlihatkan bagaimana lebah itu berhasil
terbang ke segala arah termasuk naik, turun, dan dalam mendarat serta lepas
landas

-9-

Yang membedakan antara burung dengan lebah adalah cara mereka

menggerakkan sayap. Burung mengepakkan sayap mereka ke atas dan ke bawah,

sedangkan lebah mengepakkan sayap mereka ke depan dan ke belakang. Ketika


lebah mengepakkan sayapnya ke depan, mereka akan memutarnya terlebih

dahulu hampir 90 derajat sebelum menariknya lagi ke belakang. Gerakan ini

menghasilkan vortex (aliran udara yang berputar) di bagian atas sayap lebah,

membuat tekanan udara di bagian itu lebih rendah dibanding tekanan udara di

sekitarnya, sehingga tubuhnya terangkat ke atas. Untuk lebih jelas dapat dilihat

pada video di bawah ini yang memperlihatkan bagaimana gerakan sayap pada


lebah.

Uniknya, cara terbang ini sangat efisien. Ketika lebah berada di tengah angin yang

cukup kencang, mereka tidak memerlukan tenaga lebih untuk mempertahankan


kondisi terbangnya. Sebuah penelitian yang dilakukan oleh R. Dudley dan C.P.

Ellington dari Universitas Cambridge menunjukkan bahwa tenaga yang mereka


butuhkan untuk terbang tidak dipengaruhi oleh kecepatan udara sekitar.

(Cara Lebah Terbang)

- 10 -

Penjelasan Lebah Dalam Al-Quran

Lebah adalah salah satu hewan yang diabadikan oleh Allah SWT dalam kitab
suci Al-Quran. serangga kecil ini memiliki keistimewaan pada perilaku hidupnya,
sehingga lebah dijadikan salah satu nama surah dalam Al-Quran, taitu surah An-
Nahl. An-Nahl memiliki arti kata "lebah", kata tersebut merupakan bentuk jamak
dari Al-Nahlah. Bentuk jamak ini merupakan simbol bahwa yang dibahas dalam
Al-Quran adalah lebah yang berkoloni,bukan lebah yang hidupnya individual.

Dalam kehidupan sehari-hari, mungkin lebah (lebah madu) merupakan
sesuatu yang tidak signifikan di pandangan kita, kita cenderung
mengabaikannya. Namun sebagai seorang muslim, kita diminta untuk memiliki
cara berpikir yang berbeda, salah satunya adalah dengan belajar, refleksi, dan
mengambil hikmah dari hal-hal di sekitar kita, termasuk mengambil pelajaran
dari lebah.

Dalam Alquran Surat An Nahl ayat 68-69 Allah SWT berfirman yang artinya:

“Dan Tuhanmu mengilhamkan kepada lebah, “Buatlah sarang di gunung-gunung,
di pohon-pohon kayu, dan di tempat-tempat yang dibikin manusia, kemudian
makanlah dari segala (macam) buah-buahan lalu tempuhlah jalan Tuhanmu
yang telah dimudahkan (bagimu).” Dari perut lebah itu keluar minuman (madu)
yang bermacam-macam warnanya, di dalamnya terdapat obat yang
menyembuhkan bagi manusia. Sungguh, pada yang demikian itu benar-benar
terdapat tanda (kebesaran Allah) bagi orang yang berpikir.”

Al-Mahalli dan As-Suyuthi dalam Tafsir Jalalayn menafsirkan lafadz
“dzululan” ini sebagai bentuk jamak dari lafadz “dzaluulun”. Makna dari lafadz
tersebut adalah dimudahkannya lebah untuk mengambil makanan sejauh dan
sesulit apapun jalan tersebut, ia tidak akan tersesat untuk kembali ke sarangnya.
Lalu dari perut lebah tersebut keluar minuman yang bermacam-macam warnya,
yang di dalamnya mengandung obat bagi segala penyakit. Minuman tersebut
bernama madu.

- 11 -

Hikmah yang Dapat Diambil dari Seekor Lebah

Lebah adalah serangga yang pola kehidupannya banyak memberi hikmah
bagi kita manusia. Dalam Al-Quran bahkan ada ayat yang dikumpulkan dalam
satu bagian bernama Surat An-Nahl ( Lebah ). menururt surah An-nahl, hikmah
yang bisa kita ambil dari sebuat lebah yaitu diantaranya :

1.Seperti lebah, kunjungilah tempat-tempat yang baik, tidak mengandung
fitnah, dan carilah rezeki yang halal dari sumber-sumber yang halal. Lebah
terbang dari bunga ke bunga menjemput sari madu dan mengumpulkannya
di sarang.

2.Lebah hidup rukun dalam satu koloni dan patuh pada seorang ratu,
pemimpin koloni itu. Maka, taatilah pemimpin yang baik, kita percaya dan
kita berikan amanah untuk menjadi pemimpin.

3.Lebah taat pada pembagian kerja. Ada yang bertugas membuat sarang, ada
yang mencari madu, dan ada yang menjaga sarang, ada yang menjaga ratu.
Kita pun harus menjalankan peran kita sebaik-baiknya. Jangan mengambil
pekerjaan yang tidak kita kuasai, jangan merampas wilayah peran orang
lain.

4.Lebah lebih beruntung daripada lalat karena punya sengat, tapi itu tidak
digunakan sembarangan. Karena sekali menyengat berarti sesudah itu
kematian. Maka lebah hanya akan menyerang bila koloninya terancam.
Lihatlah, betapa lebah tidak bertindak untuk kepentingan pribadi. Buat kita,
pelajarannya adalah kita tidak boleh diam ketika kita diganggu, kita harus
rela membela bila kepentingan, martabat, dan harga diri kita dilecehkan.

5.Lebah adalah pengejar prestasi yang tinggi (high achiever). Hal ini
merupakan bagian sikap seorang mukmin. Mereka tidak akan berhenti
dengan sesuatu yang biasa-biasa saja. Seorang mukmin haruslah selalu
berusaha untuk mencapai hal yang terbaik.

6.Lebah tidak akan mengambil sesuatu dari bunga tanpa memberikan manfaat
kepadanya. Lebah mengambil serbuk sari dari bunga dan menaruhnya pada
bunga yang lainnya, yang mana aksi tersebut dibutuhkan oleh bunga. Sama
seperti lebah yang punya hubungan dengan bunga, setiap manusia juga
punya hubungan dengan manusia/makhluk yang lainnya. Dalam hubungan
kita, alangkah lebih baik jika mencontoh perilaku lebah. Berikanlah sesuatu
yang membuat kehidupan orang lain menjadi lebih baik, dan jangan ambil
sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya/kerugian bagi mereka. Jangan
terlalu menuntut dari orang lain, tapi lebih fokuslah bagaimana kita bisa
memberikan lebih banyak manfaat bagi mereka.

- 12 -