Vlooien staan erom bekend dat ze zeer hoog kunnen springen. In vergelijking met hun eigen lichaamslengte springen ze misschien wel het hoogst van alle dieren, tot wel honderd keer.
Er is al vaak geprobeerd een machientje te maken dat deze prestatie kan nadoen.
a) Wie zijn de wereldrecordhouders hoogspringen bij de mannen en de vrouwen en hoe hoog is hun record?
Bij de mannen is dat Javier Sotomayor die in 1993 over 2,45 m sprong, en bij de vrouwen Stefka Kostadinova die in 1987 over 2,09 m kwam.
b) Hoeveel keer zo hoog als hun lichaamslengte is dat ongeveer?
Sotomayer meet 1,93 m en Kostadinova 1,80. Zij komen nog niet eens tot anderhalve keer hun lichaamslengte.
De NRC van 4 mei 2022 bericht dat het Amerikaanse onderzoekers gelukt is met een robot van 30 cm, die tot 33 meter hoog komt, zie figuur 1.
Zij bedachten een methode die op deze manier in de natuur niet voorkomt. Hun robot bestaat uit vier flexibele stangen van koolstofvezel (donker gekleurd) met elastieken. In de top zit een elektromotortje dat een snaar oprolt die onderaan vastzit en die daardoor korter wordt. Daardoor worden de staven en elastieken op spanning gebracht. In onderstaand filmpje kun je goed zien hoe het werkt.
c) Welke energieomzetting vindt plaats als het motortje de snaar oprolt?
Chemische energie (batterij) naar veerenergie (elastiekjes en baleinen)
d) Wat denk je dat gedaan moet worden om de robot te lanceren?
Dan moet de snaar in het midden losgemaakt worden van het motortje, met een afstandsbediening.
e) Welke energieomzetting is er tijdens het lanceren?
Veerenergie (elastiekjes en baleinen) naar bewegingsenergie (hele robot)
f) En welke omzetting tijdens de sprong door de lucht?
Bewegingsenergie naar zwaarte-energie
In de krant staat dat de grote massa van deze robot verrassend is, namelijk 30 g. Een kattenvlo weegt maximaal een milligram. En zijn lengte is maximaal 4 mm. Hij kan wel 50 cm hoogte springen.
g) Hoeveel keer zijn lengte kan een vlo de lucht inspringen?
50 / 0,4 = 125 keer zijn lengte.
h) Hoeveel keer zwaarder is de robot dan een vlo?
1 mg = 0,001 g. De robot is dus dertigduizend keer zo zwaar.
De onderzoekers fantaseren over het nut van zo’n robot. Zij denken aan “observaties op de maan bijvoorbeeld, waar hij wel tot 125 meter hoogte zou komen.”
i) Waarom komt de robot op de maan hoger?
Op de maan is de zwaartekracht kleiner dan op aarde.
j) Leg uit dat die schatting van 125 m aan de zuinige kant is.
De zwaartekracht op de maan is éénzesde van die op aarde. Je zou verwachten dat een robot met dezelfde (veer)energie dan zes keer zo hoog zou kunnen komen. Dat zou zeshonderd meter zijn! (Want voor de zwaarte-energie geldt Ez = mgh.)
