למה משתנות מתיזות, ואיך מתכננים אחת שלא?

החוקרים הראו בתיאוריה ובניסוי שיש זווית קריטית של כ־30 מעלות: ספל פיטו מבטיח שהזרם פוגע במשטח בזווית חדה מזו, וכמעט שום טיפה לא ניתזת חזרה. משם זו בעיה גאומטרית בלבד: לתכנן משטח שבו הזרם יפגע תמיד בזווית הזאת, מכל גובה ומכל מרחק. הם פתרו אותה במשוואות דיפרנציאליות ובנו אב טיפוס.

ההתזה נראית כמו בעיה של ניקיון, אבל היא בעיקר בעיה של זווית. טיפה שפוגעת במשטח בזווית תלולה מאבדת את מרבית התנועה שלה כלפי מטה, והאנרגיה הזאת חייבת ללכת לאנשהו: היא הופכת לטיפות משנה שעפות לאחור. טיפה שפוגעת כמעט במקביל למשטח פשוט ממשיכה לזרום עליו.

החוקרים חיפשו את הערך שבו המעבר קורה, ומצאו אותו סביב 30 מעלות. מתחת לזווית הזאת כמות הנוזל שחוזרת קורסת כמעט לאפס. זה הופך את השאלה ההנדסית לשאלה גאומטרית בלבד: איך בונים משטח שבו הזרם יפגע בזווית חדה מזו, ולא רק בנקודה אחת אלא לכל אורכו.

הקושי הוא שהמשתמשים אינם זהים. גובה שונה, מרחק שונה, וזווית יציאה שונה פירושם שהזרם מגיע לכל מקום אחרת. כדי שהתנאי יתקיים לכולם, צריך עקומה שבה השיפוע משתנה בדיוק כך שהפגיעה תישאר תמיד מתחת לסף. זו בעיה ידועה במתמטיקה, של עקומה שומרת זווית, ומשם הגיע הפתרון.

אב הטיפוס שנבנה לפי העקומה הזאת התיז 1.4 אחוזים בלבד ממה שהתיזה משתנה מסחרית רגילה. בלי חלקים נעים, בלי חיישנים ובלי תחזוקה, רק צורה. וכשמכפילים חיסכון כזה במיליוני מתקנים ציבוריים, מדובר במים, בחומרי ניקוי ובשעות עבודה.