Mēs visi esam cīnījušies par 20%, 25%, pat 30%. Bet cik stāvam vajadzētu būt ceļam, lai to nevarētu uzbraukt ar velosipēdu?
Tā ir dīvaina lieta - mūsu tiekšanās pēc stāvuma. Ierasts ir dzirdēt braucējus, kuri lepojas ar iekarojošiem Alpu kalniem, kuri nerimstoši brauc debesīs ar 20% slīpumu vairāku kilometru garumā vai līdz pat 40% smailēm matadatas centrā.
Bet, atceroties, ka 100% slīpums nodrošina tikai 45° slīpumu - viens metrs vertikāli uz vienu metru horizontāli - noteikti nebūtu neiespējami braukt ar stāvumu, kas tuvojas 100%. Vai tā būtu?
Mēs nolēmām meklēt ekspertus, lai to noskaidrotu.
Vispirms vispirms. Kad mēs sakām “stāvākais slīpums”, mēs nerunājam par tiem neparastajiem ceļa stāvuma kāpumiem vai puscaurules vertikālo platformu.
Varam ņemt vērā tikai pastāvīgu slīpumu, ar kuru šosejas riteņbraucējs var mēģināt braukt saprātīgu laiku.
Dīvainā kārtā jauda nav ierobežojošs faktors, lai pārvarētu stāvākos kāpumus, saka Rets Allains, Dienvidaustrumu Luiziānas universitātes fizikas profesors un ilggadējs žurnāla Wired emuāra autors.
‘Ja jums ir vienalga par ātrumu, varat uzbraukt jebkurā slīpumā ar ļoti mazu jaudu, ja vien ir pietiekami daudz berzes,» viņš saka.
‘Piemēram, ja izmantojat pietiekami daudz skriemeļu, jūs varat iegūt mazus motorus, lai paceltu ļoti lielu slodzi.’
Ja jūs varat izveidot pareizo pārnesumu attiecību savam velosipēdam, tad pat ar nelielu jaudu jūs varētu uzkāpt jebkurā slīpumā - teorētiski.
Realitāte ir atšķirīga. Pārnesumu attiecība, kas ļāva jums uzkāpt neprātīgi stāvos nogāzēs, prasītu jums kā traki griezt kājas, tikai ložoties uz priekšu. Jūs drīz apgāztos.
Allains nosaka minimālo ātrumu, kādu vēlaties pārvarēt kāpienā, kā iešanas ātrumu jeb aptuveni divus metrus sekundē. Pēc saviem aprēķiniem (kas ir pārāk sarežģīti, lai tos šeit apspriestu), viņš nosaka maksimālo slīpumu 422 vatu jaudai ar ātrumu 2 m/s (4,5 jūdzes stundā) kā 40%.
Tātad 40% varētu būt vieta, kur cilvēka spēks atrod sev līdzvērtīgu slīpumu - tālāk jūs varat arī staigāt. Bet tiem no mums, kurus mazāk interesē praktiski un vairāk interesējas par to, ka mūs nevar pārspēt ar slīpumu, ir jābūt iespējai uzkāpt slīpumā, kas pārsniedz 40%, ja esam gatavi iet pietiekami lēni.
Mēs vēlamies zināt, kādā leņķī fizikas likumi neļaus mums uzkāpt neatkarīgi no mūsu jaudas vai pārnesuma attiecības.
Prioritāšu līdzsvarošana
Ja mēs brauktu augšā kalnā, kas kļūst arvien stāvāks, jāpienāk brīdim, kad mēs vienkārši apgāztos atpakaļ.
'Ja uztverat velosipēdu kā trīs punktus, masas centru un divus kontaktpunktus [riteņus], tad, ja masas centra vertikālā ass pārsniedz kādu no šiem diviem saskares punktiem, velosipēds apgāzīsies. ' saka Allains.
Kīts Bontrēgers, smaguma centra [CG] lomas pionieris velosipēda piemērotībā, skaidro: "Nav vienkārši atrast braucēja CG ar mehāniskiem līdzekļiem."
Bet viņš kāpjošā braucēja CG novieto uz līnijas “2–3 cm aiz pedāļa vārpstas pulksten deviņu pedāļa pozīcijā”.
Pēc mūsu pašu (diezgan nezinātniskiem) aprēķiniem mēs uzskatām, ka vidusmēra braucējam, kurš normāli sēž, CG būtu aptuveni 58 cm priekšā un 120 cm virs vietas, kur aizmugurējais ritenis pieskaras ceļam.
Tagad, lai noteiktu punktu, kurā braucējs kritīs atpakaļ, mums ir jāveic neliela trigonometrija. (Ja jūs interesē: slīpuma leņķis=90 – (Tan-1 (CG augstums ÷ aizmugurējā riteņa līdz horizontālajam CG).
No tā mēs iegūstam atbildi par 25,8° jeb 48% krituma punktu. Tātad, absolūtais stāvākais slīpums ir niecīgi 48%. Vai arī tā ir?
Kad leņķis kļūst stāvs, jūs, visticamāk, nesēdēsit “parasti”. Bontragers apgalvo: Braucējs novērš apgāšanos, noliecoties uz priekšu ļoti stāvos kāpumos. Tas ir izplatīts MTB braucējiem.’
Tāpēc mēs pārrēķinājām, pamatojoties uz braucēju, kas pēc iespējas vairāk izstiepies pāri stieņiem, un atradām jaunu maksimālo slīpumu 41° jeb 86,9%.
Protams, tik tālu noliecoties uz priekšu uz slīpuma, aizmugurējās riepas saķere samazināsies, iespējams, velosipēds satraucoši slīdēs lejup pa kalna nogāzi. Tādējādi mēs nonākam pie galvenā ierobežojuma mūsu stāvuma meklējumos: saķere.
Slīdiet prom
Lai vispār pārvietotos ar velosipēdu, ir nepieciešama berze, kas iebilst pret riepas kustību. Palielinoties slīpumam, berze samazinās, jo abas virsmas mazāk intensīvi spiež kopā ar gravitāciju. C
hristian Wurmbäck, Continental produktu menedžeris, saka: "Es teiktu, ka riepas saķere būs pirmā lieta, kas neizdosies ļoti stāvā slīpumā."
Bet precīzu beigu punktu atrast ir sarežģīti. Vispirms mums ir jāzina riepas berzes koeficients - būtībā, cik tā ir lipīga.
To nav viegli noteikt, kā skaidro Vurmbeks: “Tu īsti nevari pateikt. Tas ir atkarīgs no virsmas, vai tā ir mitra vai sausa. Ideja, ka ir viens skaitlis, kas sniedz teorētisku satvērienu visiem apstākļiem, tā īsti nepastāv.’
Tātad, lai gan realitāte var būt sarežģītāka, aplēses par berzes koeficientu tīrai gumijai uz asf alta svārstās no 0,3 uz slapja betona līdz 0,9.
Profesora Allaina aprēķins, kas balstīts uz aptuveno berzes koeficientu 0,8 (to viņš raksturo kā “optimistisku”), nosaka, ka maksimālais leņķis, ko riepas saķere varētu izturēt, ir 38,7° jeb aptuveni 80%.
Satvēriena zaudēšana
Ar 80% jau tagad riepu saķere ir pirmais bojājuma punkts, taču tas joprojām var būt iespējamā stāvuma pārvērtēšana. Koeficients 0,8 balstās uz ideju par gumijas riepu, kas ir reti sastopama.
Wurmbäck saka: “Mēs vēlamies, lai riepa būtu stingrāka un ilgstošāka nekā tīra gumija. Ja jums ir īpaši stingra riepa, tā arī nelīp pie ceļa.’
Turklāt vairāk nekā 30% slīpumiem bieži vien ir nepieciešams betona segums, nevis asf alts, kuram kustības laikā berzes koeficients ar gumiju ir tuvāks 0,6.
Ievietojot šo skaitli atpakaļ Allaina vienādojumā, vilce var neizdoties par 60%. Tas ir iespējams, neiedziļinoties sarežģītībā saistībā ar svara sadalījumu starp riteņiem, ņemot vērā radikālo kāpšanas pozīciju, kas jātniekam jāpieņem.
Wurmbäck saka: “Ir veidi, kā krasi palielināt berzi, piemēram, uz virsmas uzklāt līmi. Bet praktiskāk runājot, jūs vēlaties siltu riepu un siltu virsmu karstā dienā ar mazāku riepu spiedienu ar platu riepu.’
Tāpat kā koeficients jāņem vērā arī virsmas laukums, ko rada riepas profils. Bet mums, iespējams, būtu vajadzīgas vēl pāris lappuses, lai pat noskrāpētu tās virsmu.
Tik daudziem, mainīgiem faktoriem ir nozīme, ierobežojot visreibinošākā cikla kāpuma stāvumu. Taču, ja jūsu pārnesums, jauda un radikālā kāpšanas pozīcija ļaus jums virzīties uz ziemeļiem no 60% slīpuma, jūs droši vien varat sagaidīt, ka vilces spēks jūs jebkurā sekundē pievils.
Ja vien jums nav pa rokai līmes trauks.
