Всички сме се борили с наклони от 20%, 25%, дори 30%. Но колко стръмен трябва да е един път, преди да стане невъзможно за изкачване с велосипед?
Странно нещо – нашият стремеж към стръмнината. Обичайно е да чуете ездачи да се хвалят с покоряването на алпийски прегради, които карат безмилостно към небето с наклони от 20% в продължение на няколко километра или пикове до 40% в центъра на фиби.
Но като си припомним, че 100% наклон прави само наклон от 45° – един метър вертикално за един метър хоризонтално – със сигурност стръмност, близка до 100%, не би била невъзможна за каране. Ще бъде ли така?
Решихме да потърсим експертите, за да разберем.
Първо първо. Когато казваме „най-стръмният наклон“, ние не говорим за тези странни шипове в стръмността на пътя или за вертикалната платформа на халфпайп.
Можем да вземем предвид само постоянен наклон, който шосеен колоездач може да се опита да кара за разумен период от време.
Странно, мощността не е ограничаващ фактор за справяне с най-стръмните изкачвания, казва Рет Алан, професор по физика в Университета на Югоизточна Луизиана и дългогодишен блогър за списание Wired.
„Ако не ви интересува скоростта, можете да се качите на всеки наклон с много малко мощност, стига да има достатъчно триене“, казва той.
„Например, можете да получите малки малки двигатели, за да повдигнете много тежък товар, ако използвате достатъчно макари.“
Ако можете да създадете правилното предавателно отношение на велосипеда си, тогава дори и с минимална изходна мощност можете да изкачите всеки наклон – на теория.
Реалността е различна. Предавателно отношение, което ви позволява да изкачвате безумно стръмни наклони, ще изисква от вас да въртите краката си като луди, докато пълзите само напред. Скоро ще се преобърнете.
Allain поставя минималната скорост, с която бихте искали да се справите при изкачване като скорост на ходене, или около два метра в секунда. Според неговите изчисления (които са малко твърде сложни, за да ги обсъждаме тук), той определя максималния наклон за мощност от 422 вата при скорост от 2 m/s (4,5 mph) като 40%.
Така че 40% може да е мястото, където човешката сила намира своето съвпадение при наклон – отвъд това можете също да вървите. Но за тези от нас, които се интересуват по-малко от практически неща и повече се интересуват от доказването, че не можем да бъдем победени от наклон, трябва да е възможно да се изкачим по наклон, по-голям от 40%, ако сме готови да вървим достатъчно бавно.йени
Това, което искаме да знаем, е под какъв ъгъл законите на физиката ще ни попречат да можем да се изкачваме, независимо от нашата изходна мощност или предавателно отношение.
Балансиране на приоритетите
Ако трябва да яздим нагоре по хълм, който става все по-стръмен и по-стръмен, трябва да дойде момент, в който просто ще се преобърнем назад.
'Ако вземете велосипед като три точки, центъра на масата и двете контактни точки [колелата], тогава ако вертикалната ос на центъра на масата надхвърли някоя от тези две контактни точки, велосипедът ще се наклони, казва Allain.
Кийт Бонтрейджър, пионер в ролята на центъра на тежестта [CG] в напасването на велосипеда, обяснява: „Не е лесно да се намери CG на водача с механични средства.“
Но той поставя CG на катерещ се ездач на линия „2-3 см зад шпиндела на педала в позиция на педала в девет часа“.
По наши собствени (доста ненаучни) изчисления ние смятаме, че средният ездач, седнал нормално, ще има CG приблизително 58 см пред и 120 см над точката, където задното колело докосва пътя.
Сега, за да определим точката, в която ездачът ще падне назад, трябва да направим малко тригонометрия. (Ако се интересувате: ъгъл на наклон=90 – (Tan-1 (височина на CG ÷ задно колело спрямо хоризонтална CG).
От това получаваме отговора за повратна точка от 25,8°, или 48%. Ето го, абсолютно най-стръмният наклон е мижавите 48%. Или е?
Когато ъгълът стане стръмен, е малко вероятно да седите „нормално“. Bontrager твърди: „Ездачът предотвратява преобръщането, като се накланя напред при много стръмни изкачвания. Това е обичайно за MTB ездачите.’
Така че преизчислихме на базата на ездач, изпънат над щангите колкото е възможно повече, и открихме нов максимален наклон от 41°, или 86,9%.
Разбира се, накланянето толкова напред при наклон ще премахне известно сцепление от задната гума, което вероятно ще доведе до тревожно плъзгане на велосипеда надолу по склона. Което ни води до основното ограничение в стремежа ни за стръмност: сцеплението.
Изплъзване, изплъзване
За да се движите изобщо с велосипед, имате нужда от триене, за да се противопоставите на движението на гумата. С увеличаването на наклона триенето намалява, тъй като двете повърхности се притискат една към друга по-малко интензивно от гравитацията. C
hristian Wurmbäck, продуктов мениджър за Continental, казва: „Бих казал, че сцеплението на гумата ще бъде първото нещо, което ще се провали при много стръмен наклон.“
Но намирането на точната повратна точка е трудно. Като начало трябва да знаем коефициента на триене за една гума – по същество колко е лепкава.
Това не е лесно да се определи, както Wurmbäck обяснява: „Не можете да кажете наистина. Зависи от повърхността дали е мокра или суха. Идеята, че има едно число, което дава теоретична хватка за всички условия – всъщност не съществува.“
Така че, докато реалността може да е по-сложна, оценките за коефициента на триене за чист каучук върху асфалт варират от 0,3 върху мокър бетон до 0,9.
Изчислението на професор Allain, базирано на приблизителен коефициент на триене от 0,8 (който той описва като „оптимистичен“), поставя максималният ъгъл, който гумата би издържала на сцепление, 38,7°, или около 80%.
Губите хватката си
При 80% това вече прави сцеплението на гумите първата точка на повреда, но това все още може да е надценяване на възможната стръмност. Коефициентът от 0,8 разчита на идеята за изцяло гумена гума, което е рядкост.
Wurmbäck казва: „Искаме гумата да бъде по-твърда и по-дълготрайна от чистата гума. Ако имате супер твърда гума, тя също не залепва за пътя.“
Нещо повече, наклони с повече от 30% често изискват бетонна настилка, а не асфалт, за който оценките за коефициент на триене с гума са по-близо до 0,6, когато са в движение.
Връщайки тази цифра обратно в уравнението на Allain, сцеплението може да се провали при 60%. Това е без да навлизаме в сложността на разпределението на теглото между колелата, предвид радикалната позиция за катерене, която мотоциклетистът трябва да заеме.
Wurmbäck казва: „Има начини за драстично увеличаване на триенето – като поставяне на лепило върху повърхността. Но от по-практична гледна точка вие искате топла гума и топла повърхност в горещ ден, с по-малко напомпани гуми с широка гума.“
Освен коефициента трябва да се вземе предвид и повърхността, създадена от профила на гумата. Но вероятно ще ни трябват още няколко страници, за да надраскаме дори повърхността на тази.
Така че множество, променливи фактори играят роля в ограничаването на стръмността на най-зашеметяващото изкачване с велосипед. Но ако вашето оборудване, мощност и позиция за радикално катерене ви позволяват да вървите на север от 60% наклон, вероятно можете да очаквате сцеплението ви да ви разочарова във всяка секунда.
Освен ако нямате под ръка гърне с лепило.
