Aristoff mengatakan tim peneliti memanfaatkan latar belakang ilmiah yang beragam dari anggotanya: teknik, fisika dan matematika.
Para peneliti di MIT, Virginia Tech dan Universitas Princeton menganalisis cara kucing domestik serta kucing besar meminum air, menemukan bahwa kucing dari semua ukuran mengambil keuntungan dari keseimbangan sempurna antara dua kekuatan fisik. Hasil temuan ini diterbitkan online dalam jurnal Science edisi 11 November.
Diketahui bahwa ketika minum air, kucing menjulurkan lidahnya langsung turun ke arah mangkuk dengan ujung lidah melekuk mundur seperti huruf “J” untuk membentuk sendok, sehingga permukaan atas lidah benar-benar yang pertama yang menyentuh cairan. Kami mengetahui hal ini karena insinyur lain di MIT, Dok Edgerton, yang pertama kali menggunakan lampu sorot dalam fotografi untuk menghentikan aksi, memfilmkan kucing domestik menjilati susu pada tahun 1940.
Namun baru-baru ini, video berkecepatan tinggi yang dibuat oleh tim peneliti jelas menunjukkan bahwa hanya permukaan atas lidah kucing yang menyentuh cairan. Kucing, tidak seperti anjing, tidak mencelupkan lidah ke dalam cairan seperti sendok sama sekali. Sebaliknya, mekanisme jilatan kucing jauh lebih halus dan elegan. Kelancaran ujung lidahnya hampir menyapu permukaan cairan sebelum kucing itu dengan cepat menarik lidahnya kembali. Dengan demikian, kolom susu terbentuk di antara gerakan lidah dan permukaan cairan. Kucing itu kemudian menutup mulutnya, mencubit bagian atas kolom untuk memperoleh kenikmatan minuman, sekaligus menjaga dagunya tetap kering.
Kolom cairan tersebut, ternyata, diciptakan oleh keseimbangan antara gravitasi, yang menarik cairan kembali ke dalam mangkuk, dan inersia, yang dalam fisika, mengacu pada kecenderungan cairan atau materi apapun, untuk terus bergerak ke suatu arah kecuali kekuatan lain mengganggu. Kucing secara naluriah tahu seberapa cepat menjilat dalam rangka menyeimbangkan dua kekuatan, dan begitu pula ketika menutup mulutnya. Jika ia terlambat sepersekian detik saja, gaya gravitasi akan mengambil alih posisi inersia, menyebabkan kolom terpecah, cairan jatuh kembali ke dalam mangkuk, dan lidah kucing tentunya menjadi kosong.
Kucing domestik rata-rata mampu sekitar empat jilatan per detik, dengan setiap jilatan membawa sekitar 0,1 mililiter cairan, sedangkan kucing besar, seperti harimau, mampu memperlambatnya. Mereka secara alami menjilat lebih lambat untuk menjaga keseimbangan gravitasi dan inersia.
Menganalisis mekanika
Dalam penelitian ini, Roman Stocker dari Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan (CEE) MIT, Pedro Reis dari CEE dan Departemen Teknik Mesin, Sunghwan Jung dari Departemen Ilmu Teknik dan Mekanika Virginia Tech, dan Jeffrey Aristoff dari Princeton Jurusan Teknik Mekanika dan Aerospace, menggunakan data observasi yang dikumpulkan dari video digital kucing domestik berkecepatan tinggi, termasuk keluarga kucing Stocker, dan berbagai kucing besar (harimau, singa dan Jaguar) dari kebun binatang Boston, berkat kerja sama dengan kurator mamalia Kebun Binatang New England, John Piazza, serta asisten kurator Pearl Yusuf. Dan para peneliti juga mengumpulkan data tambahan dengan menganalisis video YouTube berisi kucing besar yang sedang meminum air.
Dengan memperlambat video-video ini, para peneliti menentukan kecepatan gerakan lidah dan frekuensi jilatan. Mengetahui ukuran dan kecepatan lidah, para peneliti kemudian mengembangkan model matematika yang melibatkan bilangan Froude, suatu bilangan berdimensi yang mencirikan rasio antara gravitasi dan inersia. Untuk kucing dari semua ukuran, bilangannya adalah hampir satu, menunjukkan keseimbangan yang sempurna.
Untuk lebih memahami dinamika jilatan yang halus, mereka juga membuat versi robot lidah kucing yang bergerak ke atas dan ke bawah pada sepiring air, memungkinkan para peneliti untuk secara sistematis mengeksplorasi aspek yang berbeda dari jilatan, dan akhirnya, untuk mengidentifikasi mekanisme yang mendasarinya.
“Jumlah cairan tersedia bagi kucing untuk menangkap setiap kali menutup mulutnya tergantung pada ukuran dan kecepatan lidah. Penelitian kami – pengukuran eksperimental dan prediksi teoritis – menunjukkan bahwa kucing memilih kecepatan untuk memaksimalkan jumlah cairan tertelan dalam sekali jilat,” kata Aristoff, seorang matematikawan yang mempelajari permukaan cairan. “Ini menunjukkan bahwa kucing lebih cerdas dari yang dipikirkan kebanyakan orang, setidaknya dalam hal hidrodinamika.”
Aristoff mengatakan tim peneliti memanfaatkan latar belakang ilmiah yang beragam dari anggotanya: teknik, fisika dan matematika.
“Pada awal proyek ini, kami tidak sepenuhnya yakin bahwa mekanika fluida memainkan peran dalam cara minum kucing. Tapi karena proyek terus berlanjut, kami terkejut dan senang dengan keindahan dari mekanika fluida yang terlibat dalam sistem ini,” kata Jung, seorang insinyur yang penelitiannya berfokus pada tubuh lunak, seperti ikan, dan cairan di sekitar mereka.
Pekerjaan ini dimulai tiga setengah tahun yang lalu ketika Stocker, yang mempelajari mekanika fluida dari gerakan mikroba laut, sedang memperhatikan kucingnya sedang meminum susu. Kucing itu, Cutta Cutta berusia delapan tahun, menjadi bintang untuk video terbaik para peneliti dan gambar diam. Dan seperti semua bintang film (Cutta Cutta artinya “bintang bintang”, bahasa asli Australia), dia suka dilayani. Stocker dan Reis mengatakan mereka terpaksa menghabiskan berjam-jam di rumah Stocker menunggu Cutta Cutta … meminum susunya. Tapi menunggu tidak mengurangi antusiasme mereka terhadap proyek ini, yang sangat tepat berasal dari rasa ingin tahu.
“Ilmu pengetahuan memungkinkan kita untuk melihat proses alam dengan mata yang berbeda dan untuk memahami bagaimana sesuatu bekerja, bahkan sekalipun untuk mencari tahu bagaimana kucing saya menjilat sarapannya,” kata Stocker. “Ini adalah tugas, tetapi juga gairah, dan proyek ini bagi saya adalah poin tinggi dalam kerjasama dan kreativitas. Kami melakukannya tanpa didanai apapun, tanpa kepentingan lulusan pascasarjana, tanpa banyak aparat yang biasa sains lakukan dengan saat ini.”
“Proses kami dalam pekerjaan ini adalah pola dasar tipikal dari setiap kajian ilmiah baru dari fenomena alam. Anda memulai dengan observasi dan pertanyaan yang luas, ‘Bagaimana kucing minum?’ dan kemudian mencoba untuk menjawabnya melalui eksperimen hati-hati serta pemodelan matematika,” kata Reis, seorang ahli fisika yang bekerja pada mekanisme benda padat lunak. “Bagi kami, penelitian ini memberi konfirmasi lebih lanjut tentang betapa menariknya mengeksplorasi hal ilmiah yang tidak diketahui, terutama ketika yang tidak diketahui ini adalah sesuatu yang merupakan bagian dari pengalaman sehari-hari kita.”
Selain antusiasme mereka terhadap pekerjaan itu sendiri, para peneliti juga senang bahwa hal ini membangun film Edgerton 1940 tentang jilatan kucing. Film tersebut muncul sebagai bagian dari film rilisan MGM, berjudul “Quicker’n a Wink”, yang memenangkan Academy Award pada tahun 1941. Reis dan Stocker mengatakan mereka akan pindah ke kolaborasi lain lebih dekat ke area-area penelitian seperti biasanya. Tapi teman kucing mereka, Cutta Cutta, mungkin berharap memperoleh Oscar.
0 komentar:
Post a Comment