Bananin olupek – resna nevarnost ali le mit iz otroških risank?

Uvod

Lovi siv maček rjavega miška. Mišek je prestrašen, vsak čas ga bo maček ujel ter potešil svoje krvoločne nagone. Maček se neusmiljeno približuje, vse bližje in bližje, njegova mačja sapa že boža dve majhni mišji ušesi. Vsak trenutek bo konec tega lova. Še par centimetrov, še zadnji milimeter… Pa se naenkrat na tleh nekaj rumenkasto zasvetlika, kot luč na koncu tunela, zadnjega tunela, ki ga bo mišek kdaj prepotoval. Vendar to ni luč, temveč – bananin olupek! Mišek se mu za las umakne, maček pa, slep za vse razen svoj plen, nevede pohodi to tankovsko mino. Naslednji hip je maček na tleh, njegov plen varno v svoji luknji, otrok pred televizorjem pa se zvija od smeha. Nauk zgodbe? Banane rešujejo življenja. To in povzročajo zdrse.

Risanke so seveda vir veliko modrosti, pa vendar se moramo vprašati: ali je bananin olupek zares tako usoden pri padcu, ali gre le za napihnjeno urbano legendo? Prav to so se spraševali štirje japonski znanstveniki, ki so očitno imeli preveč časa, ali pa so bili v fazi eksperimentiranja s trdimi drogami. Njihov trud se jim je povrnil v obliki najbolj ironičnega darila: Ig Nobelove nagrade, ki jo vsako leto podelijo znanstvenikom na različnih področjih za najbolj neuporabne raziskave. Pa vendar nas (vsaj malo) zanima, kakšen vpliv zares ima bananin olupek pri hoji.

Trenje pri hoji

Če nas zanima, kakšen vpliv ima bananin olupek na zdrs med hojo, moramo najprej vedeti, kako pride do zdrsa in kaj ga prepreči. To razložimo s preprostim osnovnošolskim pojmom: s silo trenja. Do nje pride, ko na podlago pritiskamo z neko silo, kaže pa vzdolž ravnine. Pri hoji z nogo zaradi gravitacije pritiskamo ob tla, tla pa, kot to pravi 3. zakon strica Newtona, nazaj na nogo (sicer bi se vdrli v tla). Vsak korak seveda glede na podlago naredimo pod nekim kotom, saj se premikamo naprej, zaradi česar pa bi brez neke sile, ki to zavira, prišlo do zdrsa. Podlaga deluje na nogo še s silo trenja, ki nogi prepreči, da bi ta zdrsnila po podlagi. Večja kot je sila, s katero pritiskamo ob tla, večja je tudi sila trenja (lahko kartonasto škatlo je veliko lažje potiskati po tleh kot pa pralni stroj).

"Brez sile trenja bi hoja in vožnja avta bili nemogoči, saj se ne bi mogli odrivati od podlage."

Slika 1. Skica sil pri hoji. Noga pri hoji na podlago pritiska pod nekim kotom, sila podlage pritiska na stopalo, sila trenja pa preprečuje zdrs stopala.

Mikroskopsko ozadje trenja

Kakšen pa je pravzaprav razlog, da pride do sile trenja? Ne moramo kar predpostaviti njenega obstoja in ga zaviti v neko mitološko tančico. Vzrok najdemo, če na stičišče med nogo in podlago pogledamo z mikroskopom. Vsak material je namreč, če ga pogledamo dovolj od blizu, hrapav. Nobena površina ni povsem gladka, vedno so na njej neki defekti. Pri stiku dveh površin torej ribamo defekte ene hrapave površine ob defekte druge površine. Številčnost takih defektov na podlagi, oz. hrapavost te podlage, makroskopsko opišemo s koeficientom trenja. Bolj, kot je neka površina hrapava, večji je koeficient trenja in posledično sila trenja take podlage.

"Vsaka površina je pod drobnogledom hrapava zaradi raznih mikroskopskih defektov, to hrapavost pa opišemo s koeficientom trenja. Večji koeficient pomeni večjo hrapavost površine."

Trenje ob stiku z bananinim olupkom

Četverica japonskih znanstvenikov je silo trenja merila pri stiku podlage s čevljem, nato pa še ob stiku podlage z bananinim olupkom pod čevljem. Ugotovili so, da je koeficient trenja, ko stopimo na bananin olupek, šestkrat manjši, kot takrat, ko stopimo direktno na podlago. To pomeni, da je tudi sila trenja pri stiku podlage z bananinim olupkom šestkrat manjša. Če bi samo stali na bananinem olupku, bi nekdo, ki nas hoče prevrniti, potreboval šestkrat manjšo silo, kot če bi nas hotel prevrniti na navadni podlagi (met nogometne žoge v primerjavi z metom večje opeke). Razlog za to je v zgradbi notranje stene olupka, ki jo po večini sestavljajo polisaharidi. Ob večjem pritisku na olupek (ko ga pohodimo) se ti polisaharidi izločijo iz olupka v obliki folikularni gel (folikel je vrečici podobna struktura), ki na podlago deluje kot lubrikant ter s tem znatno (za faktor 6) zmanjša koeficient trenja. Če bi olupek prej posušili, bi se zaradi pomanjkanja vode izločilo manj gela, posledično pa bi bil koeficient trenja večji.

"Ob stiskanju bananinega olupka ta izloči gel, ki ob stiku s podlago deluje kot lubrikant."

Tabela za primerjavo koeficientov trenja pri stiku čevlja z različnimi podlagami:

Led

Les

Bananin olupek

Posušen bananin olupek

Mandarinin olupek

Limonin olupek

Jabolčni olupek

0,1

0,412

0,066

0,329

0,225

0,198

0,125

 

Slika 2. Bananin olupek. Na nedotaknjenem delu notranje stene bananinega olupka se folikularni gel ni izločil, na stisnjenem delu pa je na olupku videti plast gela.

Zaključek

Maček v risanki je za svoj plen prikrajšan v skladu s fizikalnimi zakoni in ne za to, ker je ilustratorju te risanke ljubši mišek. Takšna risanka torej vsebuje ne le nauk za otroke, temveč tudi za vse miši po svetu. Če želijo ubežati pred svojimi kosmatimi plenilci, se morajo držati čim bližje bananinim olupkom. Torej biološkim smetnjakom.

Izvirni članek:

https://www.jstage.jst.go.jp/article/trol/7/3/7_147/_article