Uw profiel is aangemaakt

U heeft een e-mail ontvangen met een activatielink. Vergeet niet binnen 24 uur uw profiel te activeren. Veel leesplezier!

De vlooiensprong als inspiratiebron

Groen

Ylva Poelman

Een springende vlo © RV
De Bionische Vrouw

Hoewel mensen niet echt ‘elastieke benen’ hebben, zoals de muzikale meezinger over Foxy Foxtrot ons wil doen geloven, zit er toch een kern van waarheid in. Het maakt de vlo tot een van de beste hoog- en verspringers ter wereld.

Elastische materialen, zoals elastiekjes en tennisballen, hebben de eigenschap om na vervorming hun oorspronkelijke vorm weer aan te nemen. Een elastiekje uitrekken kost moeite en dus energie. Het elastiekje absorbeert een deel van die energie en slaat dat op als elastische energie. Zodra het elastiekje wordt losgelaten, schiet het weer terug in zijn oorspronkelijke vorm. Voor deze beweging is wederom energie nodig en hiervoor gebruikt het elastiekje de opgeslagen elastische energie.

Lees verder na de advertentie
Onze pezen kunnen niet veel elastische energie opslaan, maar alle beetjes helpen

Tijdens het rennen maken mensen ook gebruik van elastische energie. De elastiekjes worden in dit geval gevormd door de pezen in de onderbenen. Elke keer dat we een voet neerzetten, staat deze even stil en verliest hij dus snelheid die vervolgens weer opgebouwd moet worden. Een deel van de energie uit de snelheid wordt echter als elastische energie opgeslagen in de pezen en helpt de volgende stap aan te drijven, net als bij een stuiterende tennisbal. Onze pezen kunnen niet veel elastische energie opslaan, maar alle beetjes helpen.

Tekst loopt door onder de afbeelding.

Doordat de pezen van kangoeroes erg lang zijn, kunnen ze er meer elastische energie in opslaan. © RV

De elastische prestaties van kangoeroes zijn daarentegen indrukwekkend: zij hergebruiken tot 90 procent van de bewegingsenergie. Doordat hun pezen erg lang zijn kunnen ze er veel meer elastische energie in opslaan en hoppen daardoor nagenoeg moeiteloos uren door.

Ook door het gebruik van andere materialen kan de energieopslag worden vergoot. Dat is precies wat ‘blade runners’ doen, gehandicapte atleten met beenprotheses gemaakt van materiaal dat meer elastische energie kan opslaan dan pezen. Hierdoor kunnen blade runners in principe met minder moeite rennen, wat discussies oproept of ze mogen meedoen met wedstrijden waar de andere atleten het met hun natuurlijke benen moeten doen.

Tekst loopt door onder de afbeelding.

Beenprotheses kunnen meer elastisch materiaal opslaan dan pezen. Hierdoor kunnen blade runners met meer energie rennen dan gewone hardlopers. © ANP

Maar er is altijd baas boven baas. Hoewel vlooien ons vervullen met hygiënisch afgrijzen en spontaan jeuk oproepen, zijn deze kleine bloedzuigers wel een van de beste hoog- en verspringers ter wereld. Om aan vijanden te ontsnappen en obstakels te overwinnen, kan dit piepkleine insect 200 keer zijn lichaamslengte hoog en ver springen.

Spieren kunnen niet snel genoeg samentrekken om dit enorme springvermogen te genereren. In plaats daarvan bouwt de vlo de benodigde elastische energie relatief langzaam op (laag vermogen) en geeft hem snel vrij (hoog vermogen). Hiertoe drukt een strekspier geleidelijk een elastisch blokje, dat tussen het lijf en de heup van de achterpoten zit, steeds verder samen. Dit blokje bestaat uit resiline, een zeer veerkrachtig eiwit. De in het blokje opgebouwde elastische energie wordt vervolgens ineens vrijgegeven en lanceert de vlo.

Tekst loopt door onder de afbeelding.

Mini-robotjes geïnspireerd op de vlo © RV

Hoe verder de spier het resilineblokje indrukt, hoe meer weerstand het geeft. Om het blokje ver genoeg in te drukken, en om te voorkomen dat de vlo te vroeg ‘afgaat’, heeft het insect een slim vergrendelingsmechanisme. Het dijbeen is onder de vlo gevouwen en moet zich strekken om de sprong aan te drijven. De positie van de strekspier tijdens het indrukken van het blokje houdt het strekken echter tegen. Pas als de strekspier door de ‘trekker’spier aan de andere kant van het gewricht (draaipunt) is getrokken, kan het dijbeen zich strekken en katapulteert de vlo.

Het vlooieneiwit is inmiddels nagemaakt en de synthetische resiline kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor elastische materialen in het menselijk lichaam, zoals pulserende slagaders. Ook wordt gewerkt aan mini-robotjes geïnspireerd op de vlo. Toepassingen variëren van het doorzoeken van ingestorte huizen tot spionagedoeleinden. Naar verluidt moeten ze nog wel wat schaven aan hun landing.

Ylva Poelman beschrijft elke twee weken het technisch vernuft van de natuur. Lees hier meer afleveringen van De Bionische Vrouw

Deel dit artikel

Onze pezen kunnen niet veel elastische energie opslaan, maar alle beetjes helpen