Olemme kaikki kamppailleet 20 %, 25 %, jopa 30 % rinnettä ylöspäin. Mutta kuinka jyrkkä tien pitää olla, ennen kuin sitä ei voi kiivetä pyörällä?
Se on outo asia – pyrkimyksemme jyrkkyyteen. On tavallista kuulla ratsastajia kehuvan valloittavista alppikolleista, jotka ajavat hellittämättä taivaalle 20 % k altevuuksilla useiden kilometrien ajan tai jopa 40 % piikkeillä hiusneulan keskellä.
Mutta kun muistaa, että 100 % k altevuus mahdollistaa vain 45° k altevuuden – yksi metri pystysuoraa metri vaakasuoraa – 100 %:n jyrkkyys ei varmasti olisi mahdoton ajaa. Olisiko?
Päätimme pyytää asiantuntijoita selvittämään asiaa.
Ensimmäiset asiat ensin. Kun sanomme 'jyrkin k altevuus', emme tarkoita niitä outoja piikkejä tien jyrkkyydessä tai puoliputken pystysuorassa alustassa.
Voimme harkita vain jatkuvaa k altevuutta, jolla maantiepyöräilijä voi yrittää ajaa kohtuullisen pitkän ajan.
Oudolla tavalla voima ei ole rajoittava tekijä jyrkimpien nousujen selviytymisessä, sanoo Rhett Allain, fysiikan professori Kaakkois Louisianan yliopistosta ja pitkäaikainen Wired-lehden bloggaaja.
‘Jos et välitä nopeudesta, voit nousta mihin tahansa rinteeseen hyvin pienellä teholla, kunhan kitkaa on tarpeeksi, hän sanoo.
‘Voit esimerkiksi saada pienet pienet moottorit nostamaan erittäin raskaan kuorman, jos käytät tarpeeksi hihnapyöriä.’
Jos pystyt luomaan oikean välityssuhteen pyörällesi, voit jopa pienellä teholla kiivetä mihin tahansa k altevuuteen – teoriassa.
Todellisuus on erilainen. Välityssuhde, jonka avulla pystyt kiipeämään järjettömän jyrkissä rinteissä, vaatisi sinun pyörittelemään jalkojasi hulluna samalla kun vain hiipisi eteenpäin. Kaatuisit pian.
Allain asettaa vähimmäisnopeuden, jonka haluat nousta kiipeämään, kävelynopeudeksi tai noin kahdeksi metriksi sekunnissa. Laskelmillaan (jotka ovat hieman liian mutkikkaita keskustellakseen täällä) hän asettaa 422 watin tehon enimmäisk altevuuden nopeudella 2 m/s (4,5 mph) 40%.
Joten 40 % voi olla paikka, jossa ihmisvoima löytää vastineensa rinteessä – sen jälkeen voit yhtä hyvin kävellä. Mutta niille meistä, jotka ovat vähemmän kiinnostuneita käytännön asioista ja enemmän kiinnostuneita todistamaan, että k altevuus ei voi päihittää, on oltava mahdollista nousta yli 40 % rinnettä, jos olemme valmiita kulkemaan tarpeeksi hitaasti.
Haluamme tietää, missä kulmassa fysiikan lait estävät meitä kiipeämästä tehosta tai välityssuhteesta riippumatta.
Prioriteettien tasapainottaminen
Jos ajaisimme ylös mäkeä, joka muuttui jyrkemmäksi ja jyrkemmäksi, täytyy tulla kohta, jossa yksinkertaisesti kaatuisimme taaksepäin.
'Jos otat pyörän kolmeksi pisteeksi, massakeskipisteeksi ja kahdeksi kosketuspisteeksi [pyörät], niin jos massakeskipisteen pystyakseli ylittää jommankumman näistä kahdesta kosketuspisteestä, pyörä kaatuu ' sanoo Allain.
Keith Bontrager, painopisteen [CG] roolin edelläkävijä pyörän istunnossa, selittää: "Ajajan painopisteen löytäminen mekaanisin keinoin ei ole helppoa."
Mutta hän asettaa kiipeävän ratsastajan painopisteen linjalle "2-3 cm polkimen karan taakse kello yhdeksän polkimen asennossa".
Omien (melko epätieteellisten) laskelmiemme perusteella arvioimme, että normaalisti istuva keskiverto ajaja on noin 58 cm edellä ja 120 cm sen pisteen yläpuolella, jossa takapyörä koskettaa tietä.
Nyt, jotta voimme selvittää pisteen, jossa ratsastaja putoaa taaksepäin, meidän on tehtävä pieni trigonometria. (Jos olet kiinnostunut: k altevuuskulma=90 – (Tan-1 (CG:n korkeus ÷ takapyörän vaakasuuntaiseen painopisteeseen).
Tästä saamme vastaukseksi 25,8°:n eli 48 %:n käännepisteen. Eli ehdoton jyrkin k altevuus on vaatimattomat 48 %. Vai onko?
Kun kulma on jyrkkä, et todennäköisesti istu "normaalisti". Bontrager väittää: "Ratsastaja estää kaatumisen nojautumalla eteenpäin erittäin jyrkissä nousuissa. Tämä on yleistä MTB-ratsastajille.’
Joten laskimme uudelleen sen perusteella, että ratsastaja oli ulotettu palkkien yli niin paljon kuin mahdollista, ja löysimme uuden maksimik altevuuden 41° eli 86,9 %.
Tietenkin niin pitkälle eteenpäin nojautuminen rinteessä poistaa jonkin verran pitoa takarenkaasta, mikä saattaa aiheuttaa pyörän liukumisen hälyttävästi alas rinteessä. Tämä vie meidät jyrkkyyspyrkimyksemme päärajoitukseen: pitoon.
Liukuminen poispäin
Pyörällä liikkumiseen tarvitaan kitkaa vastustaaksesi renkaan liikettä. Kun k altevuus kasvaa, kitka pienenee, koska painovoima painaa kahta pintaa vähemmän intensiivisesti yhteen. C
hristian Wurmbäck, Continentalin tuotepäällikkö, sanoo: "Sanoisin, että renkaan pito on ensimmäinen asia, joka epäonnistuu erittäin jyrkässä rinteessä."
Mutta tarkan kääntöpisteen löytäminen on hankalaa. Ensinnäkin meidän on tiedettävä renkaan kitkakerroin – lähinnä kuinka tahmea se on.
Se ei ole helppo määrittää, kuten Wurmbäck selittää: Et voi todella sanoa. Se riippuu pinnasta, onko se märkä vai kuiva. Ajatus siitä, että on olemassa yksi luku, joka antaa teoreettisen otteen kaikkiin olosuhteisiin – sitä ei todellisuudessa ole olemassa.’
Joten vaikka todellisuus voi olla monimutkaisempi, puhtaan kumin kitkakertoimen arviot asf altilla vaihtelevat 0,3:sta märällä betonilla 0,9:ään.
Professori Allainin laskelma, joka perustuu arvioituun kitkakertoimeen 0,8 (jota hän kuvailee "optimistiseksi"), asettaa maksimikulmaksi, jonka renkaan pito sietäisi, 38,7° eli noin 80%.
otteen menettäminen
80 %:n ansiosta renkaiden pito on jo ensimmäinen vikakohta, mutta tämä saattaa silti olla yliarviointia mahdollisesta jyrkkyydestä. Kerroin 0,8 perustuu ajatukseen täyskumirenkaasta, mikä on harvinaista.
Wurmbäck sanoo: Haluamme renkaan olevan jäykempi ja kestävämpi kuin puhdas kumi olisi. Jos sinulla on erittäin jäykkä rengas, se ei myöskään tartu tiehen.’
Lisäksi yli 30 %:n k altevuus vaatii usein betonipäällysteen asf altin sijaan, jolloin arviot kitkakertoimesta kumin kanssa ovat lähempänä arvoa 0,6 liikkeessä.
Kun lasketaan tämä luku Allainin yhtälöön, veto voi epäonnistua 60 %:ssa. Siinä ei puututa pyörien välisen painon jakautumisen monimutkaisuuteen, koska ajajan on omaksuttava radikaali nousuasento.
Wurmbäck sanoo: On olemassa tapoja lisätä kitkaa huomattavasti – kuten liimaa levittämällä pinnalle. Käytännöllisemmin sanottuna haluat lämpimän renkaan ja lämpimän pinnan kuumana päivänä, pienemmällä rengaspaineella leveällä renkaalla.’
Kertoimen lisäksi on otettava huomioon myös rengasprofiilin luoma pinta-ala. Mutta luultavasti tarvitsisimme vielä pari sivua edes raaputtamaan sen pintaa.
Joten useat vaihtelevat tekijät rajoittavat pyörryttävimmän syklin nousun jyrkkyyttä. Mutta jos vaihteistosi, voimasi ja radikaali kiipeilyasento mahdollistavat 60 %:n k altevuuden pohjoiseen, voit luultavasti odottaa vetovoimasi pettävän sinut milloin tahansa.
Ellei sinulla ole käden ulottuvilla liimaa.
