Pernahkah Anda memperhatikan bahwa bola golf terlihat penuh lekukan kecil atau “dimples”? Permukaan bolanya bukan hal sekadar estetika. Lekukan-lekukan kecil itu membantu bola golf melaju lebih jauh melalui udara. Ide itulah yang mengilhami para peneliti di University of Michigan menciptakan prototipe kendaraan bawah air yang permukaannya bisa berubah-ubah untuk mengurangi hambatan saat bergerak melalui fluida seperti air atau udara.
Teknologi ini disebut sebagai “smart morphable skin” (kulit pintar yang bisa berubah bentuk). Singkatnya, ini adalah permukaan yang bisa menyesuaikan teksturnya sesuai kebutuhan, sehingga kendaraan bisa bergerak lebih efisien dan lincah tanpa bergantung pada sayap, sirip, atau alat pergerakan yang menonjol seperti pada kapal selam konvensional.
Dimples: Rahasia di Balik Aerodinamika Bola Golf
Sebelum masuk ke kendaraan bawah air, kita perlu memahami dulu apa peran lekukan kecil pada bola golf. Saat sebuah objek bergerak melalui fluida (air atau udara), ia mengalami gaya yang disebut drag (hambatan). Drag adalah gaya yang melawan arah gerak objek, membuatnya kehilangan energi dan melambat.
Lekukan pada bola golf membantu mengurangi drag—tekanan yang menahan bola saat meluncur lewat udara. Secara sederhana, dimples memengaruhi bagaimana udara “melekat” dan “membelok” di sekitar bola, sehingga menciptakan aliran yang lebih halus di belakang bola. Akibatnya, bola golf bisa melaju sekitar 30% lebih jauh daripada bola yang permukaannya halus.
Para peneliti mengambil konsep pengurangan drag ini untuk kendaraan bawah air. Mereka berfikir, “Kalau bola golf bisa begitu efisien dengan dimples, apakah kendaraan bawah air juga bisa mendapatkan keuntungan yang sama jika permukaannya bisa berubah-ubah seperti itu?”
Bagaimana Prototipe Ini Dibuat
Model prototipe yang dikembangkan berbentuk bola berongga yang dilapisi dengan membran tipis dari karet lateks. Permukaan membran ini memiliki banyak lubang kecil yang bisa diisi atau dikosongkan udara dari dalam bola.
Saat sebuah vakum (sistem yang menyedot udara dari dalam) diaktifkan, tekanan di dalam bola turun dan menyebabkan membran tertarik masuk melalui lubang-lubang kecil itu sehingga menciptakan lekukan dimples di permukaan luar. Saat vakum dimatikan, permukaan kembali halus seperti bola biasa.
Proses ini membuat permukaan bola bisa berubah secara dinamis—artinya permukaan tidak statis atau tetap, tetapi bisa menyesuaikan bentuk sesuai kebutuhan terhadap kondisi aliran fluida. Teknologi seperti ini sangat mirip dengan konsep soft robotics (robotika lunak), di mana robot dibuat dari bahan yang fleksibel sehingga dapat berubah bentuk.
Pengujian di Terowongan Angin
Untuk melihat bagaimana perubahan permukaan ini memengaruhi drag dan aliran fluida, prototipe bola diuji di terowongan angin sepanjang tiga meter. Terowongan angin adalah perangkat besar yang menghasilkan aliran udara terkendali untuk mensimulasikan bagaimana objek akan bereaksi terhadap gerakan fluida nyata.
Bola digantung di dalam terowongan dan angin ditiupkan dengan berbagai kecepatan. Di sinilah tim peneliti mempelajari respon bola terhadap perubahan dimpel pada permukaan. Mereka menggunakan sensor yang disebut load cell untuk mengukur gaya yang dialami bola akibat aliran angin. Sementara itu, laser dan kamera berkecepatan tinggi memetakan bagaimana partikel-partikel fluida bergerak di sekitar bola, memberi gambaran tentang bagaimana aliran fluida berubah.
Hasilnya menunjukkan bahwa ketika dimpel diatur sedalam yang optimal untuk tiap kondisi aliran, drag bisa dikurangi hingga sekitar 50% dibandingkan bola yang permukaannya tetap halus.
Kemampuan Menghasilkan Lift dan Kendali Arah
Selain mengurangi drag, kemampuan lain yang mengejutkan dari permukaan yang bisa berubah ini adalah kemampuan menghasilkan lift, yaitu gaya yang dapat mendorong objek ke arah tertentu.
Lift (gaya angkat) mungkin paling sering kita dengar dalam konteks pesawat terbang, tetapi konsepnya tidak hanya berlaku ke atas. Lift adalah gaya yang bekerja tegak lurus terhadap arah aliran fluida. Caranya mirip dengan bagaimana sayap pesawat menciptakan gaya yang membuat pesawat terbang, tetapi di kasus bola ini lift bisa dimanfaatkan untuk mengubah arah gerak bola.
Tim peneliti mengatur agar hanya satu sisi bola yang mengalami dimples sementara sisi lainnya tetap halus. Ini menciptakan aliran fluida yang tidak simetris di kedua sisi bola. Aliran di sisi yang licin dan di sisi yang berlekuk berbeda, sehingga tekanan fluida di kedua sisi berbeda. Akibatnya, gaya dorong yang dihasilkan membuat bola terdorong ke satu sisi secara otomatis.
Dengan mengaktifkan dimples di sisi kanan atau kiri sesuai kebutuhan, bola bisa “belok” ke kanan atau kiri tanpa perlu sirip atau roda kemudi. Ini secara efektif memberikan kemampuan manuver kepada kendaraan hanya dengan mengubah permukaan kulitnya.
Apa Itu Newton’s Third Law – Hukum Ketiga Newton?
Untuk memahami mengapa bola bisa terdorong, perlu sedikit membahas Hukum Ketiga Newton: setiap aksi akan menghasilkan reaksi yang sama besar tetapi berlawanan arah. Ketika aliran fluida terbelokkan karena konfigurasi dimples yang tidak simetris, fluida memberikan reaksi balik ke bola. Reaksi inilah yang membentuk gaya yang mendorong bola ke arah tertentu.
Potensi Aplikasi di Dunia Nyata
Teknologi kulit permukaan yang bisa berubah bentuk ini bisa merevolusi desain robot bawah laut, drone bawah air, dan kendaraan tak berawak lainnya. Bayangkan kendaraan yang bisa bergerak melalui lingkungan laut yang kompleks tanpa sirip atau alat penggerak besar lain. Kendaraan seperti itu bisa lebih ringan, lebih hemat energi, dan lebih tahan terhadap kerusakan mekanik karena minimnya bagian yang bergerak.
Selain itu, kemampuan berubah permukaan ini memberikan fleksibilitas tinggi dalam menghadapi perubahan kondisi fluida—misalnya saat melewati arus laut yang kuat atau saat menavigasi melalui ruang sempit di bawah permukaan laut.
Teknologi ini tidak terbatas pada kendaraan bawah air saja. Prinsip yang sama juga bisa digunakan di kendaraan udara seperti drone atau sistem lainnya yang bergerak melalui udara atau air.
Masa Depan dan Kolaborasi Lintas Keilmuan
Tim peneliti berharap dapat bekerja sama dengan ahli material science (ilmu bahan), robotika lunak, dan mekanika fluida untuk mengembangkan versi yang lebih canggih dari teknologi ini. Dengan memasukkan bahan yang lebih responsif atau sistem kontrol yang lebih otomatis, kulit permukaan ini bisa berubah bentuk secara real-time sesuai kondisi lingkungan.
Baca juga: Hydrofoil, Teknologi Perkapalan Dengan Prinsip Kerja Sayap Pesawat
Jika berhasil, teknologi ini bisa menjadi tonggak baru dalam desain kendaraan tak berawak dan sistem automasi yang bergerak melalui fluida, membuka pintu bagi eksplorasi laut yang lebih dalam, pengamatan lingkungan laut, atau bahkan penggunaan militer dalam operasi bawah air yang rumit.
Kesimpulan
Penelitian ini menunjukkan bahwa inspirasi sederhana dari bola golf dapat membawa dampak besar dalam teknologi modern. Dengan menciptakan permukaan yang bisa berubah-ubah, kendaraan bawah air dan udara bisa menjadi lebih efisien, lincah, dan hemat energi. Teknologi “smart morphable skin” ini bukan hanya sekadar ide menarik, tetapi bisa membuka era baru dalam desain sistem bergerak melalui fluida. Dengan kolaborasi lanjutan antara berbagai disiplin ilmu, masa depan kendaraan tak berawak yang adaptif dan efisien semakin dekat.
Referensi:
[1] https://news.umich.edu/nimble-dimples-agile-underwater-vehicles-inspired-by-golf-balls/, diakses pada 28 Desember 2025.
[2] Rodrigo Vilumbrales-Garcia, Putu Brahmanda Sudarsana, Anchal Sareen. Adaptive drag reduction of a sphere using smart morphable skin. Flow, 2025; 5 DOI: 10.1017/flo.2025.7
[3] Putu Brahmanda Sudarsana, Rodrigo Vilumbrales-Garcia, Anchal Sareen. On the lift generation over a sphere using asymmetric roughness. Physics of Fluids, 2024; 36 (12) DOI: 10.1063/5.0241948
