Záhada kolem kola
Připevněte ze strany na kolo nějakého vozíku nebo na pneumatiku j
ízdního kola barevný papírek a pozorujte jej, až se bude vozík nebo kolo pohybovat. Uvidíte podivnou věc: je-li papírek v dolní části jedoucího kola, lze jej docela dobře rozeznat, ale nahoře se vždy mihne tak rychle, že se vám ani nepodob jej zahlédnout.Vypadá to, jako by se horní část kola pohybovala rychleji než dolní. Stejný dojem získáte, budete-li porovnávat pohyb horních a dolníchdrátů v kole jedoucího jízdního kola: horní dráty splývaj
í v jednu plochu, kdežto dole je lze rozeznat. Zase to vypadá, jako by se horní část pohybovala rychleji než dolní.A jaké je rozluštění tohoto podivného jevu? Jednoduché. Horní část jedoucího kola se prostě skutečně pohybuje rychleji než část dolní. Na první pohled to vypadá nepravděpodobně, ale jednoduchá úvaha nás o tom přesvědčí. Každý bod jedoucího kola totiž vyk
onává najednou dva pohyby: otáčí se kolem osy a současně se pohybuje i s touto osou vpřed. Oba pohyby - stejně jako u zeměkoule - se skládají a výsledek je pro horní část kola jiný než pro část dolní. Nahoře se rotační pohyb kola k postupnému pohybu přičítá, protože oba pohyby mají týž směr. Dole směřuje rotační pohyb na opačnou stranu než pohyb postupný, a proto se od něho odčítá. Horní část kola se tedy vzhledem k nehybnému pozorovateli pohybuje rychleji než část dolní.
Že je to skutečně tak, snadno pochopíte z jednoduchého pokusu, který si můžete př vhodné příležitosti udělat. Zarazte do země vedle kola vozíku nějakou tyčku tak, aby stála právě proti ose. V nejhořejším a nejspodnějším bodě kola si udělejte křídou nebo fixem značku; obě značky budou tedy ve stejné rovině s tyčkou. Potom odstrčte vozík kousek doprava, aby se osa vzdálila od tyčky asi o 20-30 centimetrů (viz obrázek), a všimněte si, jakou polohu zaujaly vaše značky. Uvidíte, že horní značka A se posunula mnohem více než dolní značka B, která se od tyčky sotva vzdálila. Všechny části kola jedoucího vozíku se tedy nepohybují stejně rychle. A která část kola se asi pohybuje nejpomaleji?
Snadno si domyslíme, že nejpomaleji se pohybují ty body na kole, které se v daném okamžiku právě dotýkají země. Přesněji řečeno ve chvíli dotyku se Zemí se tyto body kola nepohybují vůbec.
Tohle všechno ovšem platí pouze pro kolo valící se po nějakém podkladu, nikoli pro kolo, která se otáčí kolem nehybné osy. Například u setrvačníku se horní a dolní část kola pohybují stejně rychle.
