Mes visi sunkiai įveikėme 20%, 25%, net 30%. Bet koks status turėtų būti kelias, kad juo nebūtų galima įkopti dviračiu?
Keistas dalykas – mūsų siekis siekti statumo. Įprasta girdėti raitelius, besigiriančius užkariaujančiais Alpių šeivamedžiais, kurie nenumaldomai važiuoja į dangų 20 % nuolydžiu per kelis kilometrus arba iki 40 % šuoliais plaukų segtuko centre.
Tačiau prisiminus, kad 100 % nuolydis sudaro tik 45° nuolydį – vienas metras vertikalus ir vienas metras horizontaliai – tikrai nebus neįmanoma važiuoti 100 % artėjančiu statumu. Ar taip?
Nusprendėme kreiptis į ekspertus, kad išsiaiškintume.
Pirmiausia. Kai sakome „stačiausias nuolydis“, nekalbame apie tuos keistus kelio statumo smaigalius ar vertikalią pusvamzdžio platformą.
Galime atsižvelgti tik į nuolatinį nuolydį, kuriuo dviratininkas gali bandyti važiuoti pakankamai ilgą laiką.
Keista, bet galia nėra ribojantis veiksnys įveikiant stačiausius pakilimus, sako Pietryčių Luizianos universiteto fizikos profesorius ir ilgametis žurnalo „Wired“tinklaraštininkas Retas Allainas.
„Jei jums nerūpi greitis, galite važiuoti bet kokia įkalne su labai maža galia, jei tik yra pakankamai trinties“, – sako jis.
‘Pavyzdžiui, jei naudojate pakankamai skriemulių, galite gauti mažus variklius, kurie padidintų labai didelę apkrovą.’
Jei galite sukurti tinkamą dviračio pavaros santykį, tada net ir turėdami labai mažą galią galėtumėte įveikti bet kokį nuolydį – teoriškai.
Tikrovė kitokia. Dėl pavarų skaičiaus, leidžiančio lipti į beprotiškai stačias įkalnes, tektų sukti kojas kaip išprotėjusį tik šliaužiant į priekį. Greitai apvirstumėte.
Allainas nurodo minimalų greitį, kurį norėtumėte įveikti lipant, kaip ėjimo greitį arba maždaug du metrus per sekundę. Remdamasis savo skaičiavimais (kurie yra šiek tiek per sudėtingi, kad būtų galima čia aptarti), jis nustato didžiausią 422 vatų galios nuolydį 2 m/s (4,5 mylios per valandą) greičiu kaip 40%.
Taigi 40 % gali būti ten, kur žmogaus galia randa savo atitikmenį nuokalnėje – už jos taip pat galite vaikščioti. Tačiau tiems iš mūsų, kurie mažiau domisi praktiškais ir labiau nori įrodyti, kad mūsų negali įveikti nuolydis, turi būti įmanoma įkopti į didesnį nei 40 % įkalnę, jei esame pasirengę važiuoti pakankamai lėtai.
Norime sužinoti, kokiu kampu fizikos dėsniai neleis mums pakilti, nepaisant mūsų galios ar pavaros santykio.
Subalansuoti prioritetus
Jei kiltume į kalvą, kuri darosi vis statesnė, turi ateiti taškas, kai tiesiog apvirstume atgal.
'Jei dviratį laikysite trimis taškais, masės centru ir dviem kontaktiniais taškais [ratais], tada, jei vertikali masės centro ašis viršys bet kurį iš tų dviejų kontaktinių taškų, dviratis apvirs. “, – sako Allainas.
Keithas Bontrageris, svorio centro [CG] vaidmens pradininkas dviračio tinkamumo srityje, aiškina: „Mechaninėmis priemonėmis surasti motociklininko CG nėra paprasta.“
Bet jis ištiesia laipiojančio motociklininko CG ties linija „2–3 cm už pedalo veleno devintos valandos pedalo padėtyje“.
Mūsų pačių (gana nemoksliniais) skaičiavimais manome, kad vidutinis vairuotojas, normaliai sėdėdamas, CG turėtų maždaug 58 cm priekyje ir 120 cm aukščiau taško, kur galinis ratas liečia kelią.
Dabar, norėdami nustatyti tašką, kuriame motociklininkas nukris atgal, turime atlikti nedidelę trigonometriją. (Jei jus domina: nuolydžio kampas=90 – (Tan-1 (CG ÷ galinio rato aukštis iki horizontalaus CG).
Iš to gauname atsakymą apie 25,8° arba 48 % lūžio tašką. Taigi, absoliutus stačiausias nuolydis yra menki 48%. O gal taip?
Kai kampas tampa staigus, vargu ar sėdėsite „įprastai“. Bontrager teigia: „Raideris neleidžia apvirsti, pasilenkdamas į priekį labai stačiose kopėčiose. Tai įprasta MTB motociklininkams.’
Taigi mes perskaičiavome, remdamiesi motociklininko, kuris buvo kiek įmanoma ištiestas virš strypų, ir radome naują didžiausią 41° arba 86,9 % nuolydį.
Žinoma, taip palinkus į priekį nuokalnėje, galinės padangos sukibimas sumažės, todėl dviratis gali grėsmingai nuslysti nuo kalno šlaito. Tai atveda mus prie pagrindinio apribojimo siekdami statumo: sukibimo.
Slystate nuslysta
Norint važiuoti dviračiu, reikia trinties, kuri prieštarautų padangos judėjimui. Didėjant nuolydžiui, trintis mažėja, nes gravitacija ne taip intensyviai stumia abu paviršius. C
hristian Wurmbäck, „Continental“produktų vadovas, sako: „Sakyčiau, padangos sukibimas bus pirmas dalykas, kuris sugenda labai stačioje įkalnėje“.
Tačiau rasti tikslų lūžio tašką yra sudėtinga. Pirmiausia turime žinoti padangos trinties koeficientą – iš esmės, kiek ji lipni.
Tai nėra lengva nustatyti, kaip paaiškina Wurmbäck: „Jūs negalite pasakyti. Tai priklauso nuo paviršiaus, šlapio ar sauso. Idėja, kad yra vienas skaičius, leidžiantis teoriškai suprasti visas sąlygas, iš tikrųjų neegzistuoja.'
Taigi, nors realybė gali būti sudėtingesnė, gryno kaučiuko trinties koeficientas ant asf alto svyruoja nuo 0,3 ant šlapio betono iki 0,9.
Profesoriaus Allaino skaičiavimas, pagrįstas apskaičiuotu trinties koeficientu 0,8 (kurį jis apibūdina kaip „optimistišką“), rodo, kad didžiausias kampas, kurį padangos sukibimas galėtų toleruoti, yra 38,7° arba maždaug 80%.
Prarandu sukibimą
Dėl 80 % padangų sukibimas yra pirmasis gedimo taškas, tačiau tai vis tiek gali būti pervertintas galimo statumo įvertinimas. 0,8 koeficientas priklauso nuo visos gumos padangos idėjos, kuri yra reta.
Wurmbäck sako: „Norime, kad padanga būtų standesnė ir ilgaamžiškesnė, nei būtų gryna guma. Jei turite itin kietą padangą, ji taip pat nelimpa prie kelio.’
Be to, siekiant didesnių nei 30 % nuolydžių, dažnai reikia betoninės dangos, o ne asf alto, kurio trinties koeficientas su guma judant yra artimesnis 0,6.
Grąžinus šį skaičių į Allaino lygtį, trauka gali sugesti esant 60 proc. Tai nesigilinama į sudėtingas svorio paskirstymo tarp ratų problemas, atsižvelgiant į radikalią kilimo padėtį, kurią turi užimti motociklininkas.
Wurmbäck sako: „Yra būdų drastiškai padidinti trintį, pavyzdžiui, klijais tepant paviršių. Tačiau praktiškiau, karštą dieną norisi šiltos padangos ir šilto paviršiaus, o naudojant plačią padangą mažiau pripūstų.’
Be koeficiento, reikia atsižvelgti į paviršiaus plotą, kurį sukuria padangos profilis. Bet tikriausiai mums prireiktų dar poros puslapių, kad net subraižytume to paviršių.
Todėl daugybė svyruojančių veiksnių vaidina svarbų vaidmenį ribojant labiausiai svaiginančio ciklo kopimo statumą. Tačiau jei jūsų pavara, galia ir radikali kilimo padėtis leis jums važiuoti į šiaurę nuo 60 % nuolydžio, tikriausiai galite tikėtis, kad jūsų trauka jus nuvils bet kurią sekundę.
Nebent po ranka turite puodelį klijų.
