Všetci sme zápasili so stúpaním 20 %, 25 %, dokonca 30 %. Ale aká strmá by musela byť cesta, kým by sa nedala zdolať na bicykli?
Je to zvláštna vec – naša snaha o strmosť. Je bežné počuť jazdcov, ktorí sa chvália dobytím alpských sediel, ktoré neúnavne jazdia do neba s 20% stúpaním na niekoľko kilometrov alebo so stúpaním až 40% v strede vlásenky.
Keď si však uvedomíme, že 100 % sklon vytvára iba 45° sklon – jeden meter vertikálny na jeden meter horizontálny – určite by nebolo nemožné jazdiť so strmosťou blížiacou sa 100 %. Žeby?
Rozhodli sme sa vyhľadať odborníkov, aby sme to zistili.
Prvé veci. Keď hovoríme „najstrmší sklon“, nehovoríme o tých šialených špičkách v strmosti cesty alebo o zvislej plošine u-rampy.
Môžeme uvažovať iba o trvalom stúpaní, ktoré sa môže cestný cyklista pokúsiť jazdiť primerane dlhý čas.
Zvláštne, sila nie je obmedzujúcim faktorom pri zdolávaní tých najstrmších stúpaní, hovorí Rhett Allain, profesor fyziky na Univerzite v juhovýchodnej Louisiane a dlhoročný bloger pre časopis Wired.
„Ak vám nezáleží na rýchlosti, môžete ísť hore akýmkoľvek sklonom s veľmi malou silou, pokiaľ je dostatočné trenie,“hovorí.
‘Ak použijete dostatok kladiek, môžete napríklad získať malé malé motory na zdvihnutie veľmi ťažkého nákladu.‘
Ak dokážete na svojom bicykli vytvoriť správny prevodový pomer, potom aj pri nepatrnom výkone môžete stúpať po akomkoľvek sklone – teoreticky.
Realita je iná. Prevodový pomer, ktorý vám umožnil stúpať do šialene strmých stúpaní, by vyžadoval, aby ste bláznivo krútili nohami, zatiaľ čo sa len plazili dopredu. Čoskoro by ste sa prevrátili.
Allain udáva minimálnu rýchlosť, ktorou by ste chceli zvládnuť stúpanie, ako rýchlosť chôdze alebo približne dva metre za sekundu. Svojimi výpočtami (ktoré sú trochu príliš spletité na to, aby sa tu diskutovalo) uvádza maximálny sklon pre výkon 422 wattov pri rýchlosti 2 m/s (4,5 mph) ako 40 %.
Takže 40 % môže byť tam, kde si ľudská sila nájde svoje miesto na svahu – za ním by ste tiež mohli chodiť. Ale pre tých z nás, ktorí sa menej zaujímajú o praktickosť a viac sa zaujímame o to, aby sme dokázali, že nás nemôže poraziť stúpanie, musí byť možné vyliezť na stúpanie väčšie ako 40 %, ak sme pripravení ísť dostatočne pomaly.
Chceme vedieť, v akom uhle nám fyzikálne zákony bránia v stúpaní bez ohľadu na náš výkon alebo prevodový pomer.
Vyváženie priorít
Ak by sme mali jazdiť do kopca, ktorý je čoraz strmší, musí prísť bod, kedy by sme sa jednoducho prevrátili dozadu.
'Ak vezmete bicykel ako tri body, ťažisko a dva kontaktné body [kolesá], potom ak vertikálna os ťažiska presahuje jeden z týchto dvoch kontaktných bodov, bicykel sa prevráti, ' hovorí Allain.
Keith Bontrager, priekopník v úlohe ťažiska [CG] v prispôsobení bicyklov, vysvetľuje: „Nie je jednoduché nájsť ťažisko jazdca mechanickými prostriedkami.“
Umiestňuje však ťažisko lezeckého jazdca na čiaru „2-3 cm za vreteno pedálu v polohe pedálu o deviatej hodine“.
Podľa našich vlastných (pomerne nevedeckých) výpočtov predpokladáme, že priemerný jazdec, ktorý sedí normálne, by mal ťažisko približne 58 cm pred a 120 cm nad bodom, kde sa zadné koleso dotýka vozovky.
Teraz, aby sme zistili bod, v ktorom by jazdec spadol dozadu, musíme urobiť malú trigonometriu. (Ak máte záujem: uhol sklonu=90 – (Tan-1 (výška ťažiska ÷ zadného kolesa k vodorovnému ťažisku).
Z toho dostaneme odpoveď bodu zvratu 25,8° alebo 48 %. Takže tu máte, absolútne najstrmší sklon je mizerných 48 %. Alebo áno?
Keď je uhol strmý, je nepravdepodobné, že budete sedieť „normálne“. Bontrager tvrdí: „Jazdec zabraňuje prevráteniu tým, že sa nakláňa dopredu vo veľmi strmých stúpaniach. To je bežné pre MTB jazdcov.‘
Prepočítali sme teda na základe toho, že jazdec bol vysunutý cez tyče čo najviac, a našli sme nový maximálny sklon 41° alebo 86,9 %.
Samozrejme, naklonenie tak ďaleko dopredu na svahu odstráni určitú trakciu zo zadnej pneumatiky, čo môže spôsobiť znepokojivé kĺzanie bicykla dolu svahom. Čo nás privádza k hlavnému obmedzeniu v našom úsilí o strmosť: trakcia.
Vykĺznutie sa zošmykne
Aby ste sa vôbec mohli pohybovať na bicykli, potrebujete trenie, ktoré bráni pohybu pneumatiky. So zvyšujúcim sa sklonom sa trenie znižuje, pretože oba povrchy sú tlačené k sebe menej intenzívne gravitáciou. C
hristian Wurmbäck, produktový manažér spoločnosti Continental, hovorí: „Povedal by som, že priľnavosť pneumatiky bude prvá vec, ktorá zlyhá na veľmi strmom svahu.“
Nájsť presný bod zlomu je však zložité. Na začiatok musíme poznať koeficient trenia pneumatiky – v podstate ako je lepkavá.
To nie je ľahké určiť, ako vysvetľuje Wurmbäck: „To sa naozaj nedá povedať. Záleží od povrchu, či je mokrý alebo suchý. Myšlienka, že existuje jedno číslo, ktoré poskytuje teoretické uchopenie pre všetky podmienky – v skutočnosti neexistuje.‘
Aj keď realita môže byť zložitejšia, odhady koeficientu trenia pre čistú gumu na asf alte sa líšia od 0,3 na mokrom betóne až po 0,9.
Výpočet profesora Allaina na základe odhadovaného koeficientu trenia 0,8 (ktorý popisuje ako „optimistický“) stanovuje maximálny uhol, ktorý by trakcia pneumatiky tolerovala, na 38,7° alebo okolo 80 %.
Strácanie ruky
Pri 80% to už robí trakciu pneumatík prvým bodom zlyhania, ale stále to môže byť precenenie možnej strmosti. Koeficient 0,8 vychádza z myšlienky celogumovej pneumatiky, ktorá je zriedkavá.
Wurmbäck hovorí: „Chceme, aby pneumatika bola tuhšia a dlhšia ako čistá guma. Ak máte supertuhú pneumatiku, nelepí sa tiež na vozovku.‘
Sklony väčšie ako 30 % si navyše často vyžadujú skôr betónovú dlažbu ako asf alt, pre ktorý sú odhady koeficientu trenia s gumou pri pohybe bližšie k 0,6.
Vrátime-li tento údaj späť do Allainovej rovnice, trakcia môže zlyhať na 60 %. A to bez toho, aby sme sa dostali do zložitosti rozloženia hmotnosti medzi kolesá vzhľadom na radikálnu polohu pri stúpaní, ktorú si jazdec musí osvojiť.
Wurmbäck hovorí: „Existujú spôsoby, ako drasticky zvýšiť trenie – napríklad nanesenie lepidla na povrch. Ale praktickejšie povedané, chcete teplú pneumatiku a teplý povrch v horúcom dni s menším nahustením pneumatík so širokou pneumatikou.‘
Popri koeficiente je potrebné zvážiť aj povrchovú plochu, ktorú vytvára profil pneumatiky. Ale pravdepodobne by sme potrebovali ďalších pár stránok, aby sme čo i len poškriabali povrch tej jednej.
Takže mnoho kolísavých faktorov zohráva úlohu pri obmedzovaní strmosti stúpania s najväčším závratným cyklom. Ak by vám však váš radenie, výkon a radikálna poloha pri stúpaní umožnili ísť na sever so sklonom 60 %, pravdepodobne môžete očakávať, že vás vaša trakcia každú sekundu sklame.
Pokiaľ nemáte po ruke nádobu s lepidlom.
