De truc met de vliegende vogels in een truck

Duizenden duiven worden gelost uit een speciale vrachtauto bij Ravenstein.
Duizenden duiven worden gelost uit een speciale vrachtauto bij Ravenstein. Foto HH

De mop ging zo: een lifter krijgt een lift van een vrachtwagenchauffeur die zijn wagen elk kwartier even de berm in rijdt. Dan loopt hij naar achteren, slaat met een stok tegen de laadbak en stapt weer in. Waarom doe je dat toch steeds, vraagt de lifter na de derde keer. Nou, zegt de chauffeur, mijn wagen is een drietonner, maar ik vervoer zes ton parkieten. Dus ik moet de helft vliegend houden.

De mop is zeker vijftig jaar oud en stamt uit de tijd van de mop over het hondje Zoiets dat onder de deur van het badhokje door kroop. En die van de boer die zetpillen kreeg die niet hielpen. Of die van de gek die alvast in het nieuwe zwembad ging zwemmen.

Het schijnt dat de mop over de parkieten een bredere verspreiding had dan alleen Holland. Wat je er destijds zelf als HBS-er van vond schiet niet makkelijk meer te binnen. Misschien dacht je dat de vrachtwagen echt lichter werd naarmate er meer parkieten op de vleugels gingen. Maar misschien dacht je al snel aan een kartonnen doos met heel veel muizen en kon je je niet voorstellen dat die lichter zou worden als die muizen voortdurend grote sprongen maakten. Eerder zwaarder, want je maakte zelf wel eens een sprong op de weegschaal en dan schoot de wijzer diep in het rood.

Het zou wel eens aardig zijn om uit te zoeken wat de gemiddelde Nederlander van het parkietenprobleem vindt en hoe dat ligt bij middelbare scholieren met natuurkunde in het pakket. Intuïtie en theoretisch inzicht kunnen elkaar lelijk in de weg zitten. Vroeger dacht iedereen dat zware voorwerpen sneller vallen dan lichte, tot Galilei zich ermee bemoeide. Nu denkt iedereen dat het niet uitmaakt, terwijl zware voorwerpen vaak inderdaad sneller vallen. De ‘Galileo bias’ heet dat.

In de parkietenkwestie hoeft het zover niet te komen. Een dag of tien geleden publiceerde David Lentink met collega’s in het tijdschrift Interface de uitkomsten van onderzoek naar de gewichtsverandering van een mini-laadbak waarin een vogel vrij vliegen kan. Lentink is een Delftse vliegtuigbouwer die geïnteresseerd raakte in het vliegen en zweven van allerhande dieren en robots. Via Wageningen belandde hij in Stanford. Hij onderzoekt er vooral het wezen van de klapwiekende vogelvlucht en de vraag hoe, hoelang en op welk moment precies de vogelvleugel ‘lift’ opwekt. Tot dusver kon dat alleen gemeten worden aan de hand van proeven met vogels of robots die aan een draad (tether) rondvlogen. Ongelukkig genoeg, maar onderzoek aan vogels of insecten in vrije vlucht is veel gecompliceerder. Nu komt het goede nieuws.

Deze maand introduceert Lentink het aerodynamic force platform, het AFP, waarmee de lift van vrij vliegende vogels zonder noemenswaardige inspanning te meten is. Het AFP is de eenvoud zelf. Het lijkt qua vorm en afmetingen op een magnetronoventje, inclusief het venster aan de voorkant, als is dat van acryl. Het is in feite een vederlichte, stijve kist gemaakt van balsahout zonder verder frutsels en weegt nog geen twee kilo. De crux van het toestel zit in de drie uiterst gevoelige ‘loadcells’ aan de onderkant.

Loadcells, weegcellen of krachtmeters, zijn gevoelige, snel reagerende sensoren die wisselende gewichtsbelastingen omzetten in wisselende elektrische signalen. De loadcells van de AFP doen dat razendsnel, ze meten het gewicht duizend keer per seconde opnieuw.

De groep van Lentink bedacht dat de variërende liftkracht die een vrij vliegende vogel in een gesloten container opwekt zich via luchtstroming vertaalt in ritmische gewichtsveranderingen van die container die precies gelijk zijn aan die wisselende liftkracht. Sterker nog: zij leidden het theoretisch af en konden het experimenteel bevestigen. Eerst brachten ze een mini-drone, een helicoptertje met vier wentelwieken (een quadcopter) in de kist dat opzettelijk zó was verzwaard dat hij door een kabeltje moest worden omhooggehouden om niet neer te storten. Het kabeltje hing aan een eveneens met loadcells uitgeruste meetarm die door een gat in het acrylvenster naar binnen stak. Met behulp van de meetarm viel uit te rekenen hoeveel lift de quadcopter steeds opwekte. Tegelijk werd die lift gemeten door de drie loadcells onder de balsakist. De overeenstemming was schitterend.

Daarna was het de beurt aan Gaga en Ray, twee dwergpapegaaien (Forpus coelestis) even groot als de bekende grasparkieten en net zo handzaam en intelligent: 28 gram leergierigheid. Voor Gaga en Ray werden twee zitstokjes aangebracht in de balsakist en daarna is ze uitgelegd dat ze van het ene stokje naar het andere moesten vliegen als daar de ‘target stick’ bij werd gehouden. (Daar was het gat in het acrylvenster ook goed voor). Steeds als ze de target stick aanraakten kregen ze een beloning – de vogels hadden het in een dag door. (Maar, zegt Lentink, ze wáren al tam en getraind, het gebruik van de target stick was ze bekend.)

Met drie vleugelslagen, drie keer op en neer, kwam Gaga, of kwam Ray, van de ene zitstok bij de andere. De loadcells wisten het voldoende snel en nauwkeurig te registreren. En wat bleek: bij een neerwaartse vleugelslag nam het gewicht van de kist met ongeveer het dubbele vogelgewicht toe, bij opwaartse vleugelslag nam het weer evenveel af, kennelijk was de vogel dan in vrije val. De gemiddelde belasting van de kist is dus gelijk aan de belasting die de kist ondervindt als de vogel in rust op zijn stok zit. Als er grote hoeveelheden vogels in de laadbak van een vrachtwagen worden vervoerd zal vliegen of zitten niets uitmaken, tenzij de vogels, áls ze vliegen, in fase vliegen: tegelijk de vleugels omhoog of omlaag.

Het onderzoek van Lentink c.s. is tot dusver als een ‘proof of concept’ te beschouwen, ze noemen hun AFP een eerste-generatie-AFP. Maar er is nu al tevredenheid over de waarneming dat de opwaartse vleugelslag niets of nagenoeg niets bijdraagt aan de lift.

En als die vrachtwagenchauffeur van destijds nu met een open laadbak had gereden? Dus geen zeilen maar kippengaas? Dat maakt niets uit, zegt Lentink. De AW-redactie weet dat nog zo net niet.