* l.J.F. (Jo) Hermans * Leiden University, The Netherlands *

hermans@physics.leidenuniv.nl * DOI: 10.1051/epn/2010404

Gledamo li nekog kišnog dana prijenos utrke Tour de France ili Giro d’Italia, možemo se suočiti s jednostavnim fizikalnim pitanjem. Zašto biciklisti na mokroj cesti obično dobiju okomitu blatnu crtu na leđima ? Naravno, to je zato što stražnja guma baca vodu s ceste u vis. Centrifugalna sila odbacuje vodu s gume negdje u gornjem dijelu putanje, a gibanje prema naprijed lansira kapljice prema leđima nesretnog biciklista. Ali zašto se voda odvaja od gume negdje oko najviše točke? Već površna analiza gibanja kotača nam može pružiti odgovor. Bilo koja točka na obodu kotača giba se po cikloidi, a brzina točke se mijenja od nule do dvostruke brzine bicikla. Nije li, dakle, odgovor jednostavan: to je zato što je brzina oboda kotača, a time i centrifugalna sila, najveća u najvišoj točki? Koliko god ovo zvučalo smisleno, to je potpuno nevažno. Dakako da je bitna centrifugalna sila. Ali ona je ista u svim točkama oboda kotača, uz određenu brzinu. Činjenica da je okretanju kotača dodano linearno gibanje je nebitna. Stvar je čak potpuno obrnuta, što će postati jasno uzmemo li u obzir gravitaciju. Gravitacija teži odbacivanju kapljica s gume puno ranije, puno bliže cesti, dok istovremeno teži zadržavanju vode na gumi blizu vrha. Nameće se zaključak da se leđa biciklista ne moče zbog, nego unatoč činjenici da je promatrani dio gume blizu najvišeg položaja. To nameće sljedeće pitanje: pri kojoj točno brzini blato prska po leđima biciklista? Treba uvidjeti da krivac nisu kapljice koje odlijeću s gume u najvišoj točki. One će odletjeti vodoravno, proći ispod sjedala i nikada neće dospjeti na leđa biciklista. Pravi krivci su kapljice koje se odvajaju ranije, negdje oko 45 do 60 stupnjeva prije dolaska u najvišu točku.

Sada stvari postaju malo složenije, budući da u igru ulaze parametri kao što je točan položaj biciklista u odnosu na kotač. Osim toga, nije dovoljno imati ravnotežu centrifugalne i gravitacijske sile. Potrebna je dodatna brzina da bi kapljice koje se odvajaju s ruba gume bile bačene prema gore i dospjele na leđa biciklista. Fizičar Fokke Tuinstra s Tehnološkog sveučilišta Delft izvršio je proračun za standardnog biciklista, zanemarujući povlačenje kapljica uz gumu, koji pokazuje da će kapljice koje će najvjerojatnije završiti na leđima biciklista odletjeti s gume relativno rano, približno 60° prije vrha. Počet će padati na vozačeva leđa čim brzina vožnje prijeđe nekih 12 km/h, u slučaju da vozi bicikl standardne veličine. Razlog je bitna uloga promjera kotača. Uz danu brzinu biciklista v, ravnoteža između centrifugalne sile i gravitacije, v2/R = g, pokazuje da manji kotači pogoršavaju stvar. Stoga, ako na sklopivom biciklu krenete na važan sastanak odjeveni u poslovno odijelo, svakako provjerite ima li bicikl dobar blatobran na stražnjem kotaču.