Svi smo se mučili na padinama od 20%, 25%, čak i 30%. Ali koliko strma mora biti cesta da se ne bi mogla popeti biciklom?
Čudna je to stvar - naša potraga za strminom. Uobičajeno je čuti vozače koji se hvale osvajanjem alpskih prevoja koji nemilosrdno voze prema nebu na nagibima od 20% tijekom nekoliko kilometara, ili nagibima do 40% u središtu ukosnice.
Ali imajući na umu da nagib od 100% čini samo nagib od 45° – jedan metar okomito za jedan metar vodoravno – zasigurno ne bi bilo nemoguće voziti strminu koja se približava 100%. Bi li?
Odlučili smo potražiti stručnjake da to saznamo.
Prvo najprije. Kad kažemo 'najstrmiji uspon', ne govorimo o tim čudnim šiljcima na strmini ceste ili okomitoj platformi polucijeve.
Možemo uzeti u obzir samo uporni nagib koji cestovni biciklist može pokušati voziti razumno dugo.
Čudno, snaga nije ograničavajući čimbenik za svladavanje najstrmijih uspona, kaže Rhett Allain, profesor fizike na Sveučilištu Southeastern Louisiana i dugogodišnji bloger za časopis Wired.
'Ako vam nije stalo do brzine, možete se popeti bilo kojom uzbrdicom s vrlo malo snage sve dok ima dovoljno trenja,' kaže on.
‘Na primjer, možete nabaviti sićušne male motore za podizanje vrlo teškog tereta ako koristite dovoljno remenica.’
Ako možete stvoriti pravi omjer prijenosa na svom biciklu, tada čak i uz neznatnu izlaznu snagu možete se popeti na bilo koji uspon – u teoriji.
Stvarnost je drugačija. Prijenosni omjer koji vam je omogućio da se penjete na nevjerojatno strmim usponima zahtijevao bi od vas da vrtite nogama kao ludi dok samo puzite naprijed. Uskoro biste se prevrnuli.
Allain minimalnu brzinu kojom biste se željeli uhvatiti u koštac s usponom smatra brzinom hoda, ili oko dva metra u sekundi. Prema njegovim izračunima (koji su malo previše zamršeni da bi se ovdje raspravljalo), on postavlja najveći nagib za snagu od 422 vata pri brzini od 2 m/s (4,5 mph) kao 40%.
Dakle, 40% bi moglo biti mjesto gdje ljudska snaga pronalazi svoj par u nagibu – iza toga možete i hodati. Ali za one od nas koji su manje zainteresirani za praktičnost, a više zainteresirani za dokazivanje da nas ne može pobijediti nagib, mora biti moguće popeti se uz uspon veći od 40% ako smo spremni ići dovoljno sporo.
Ono što želimo znati je pod kojim kutom će nas zakoni fizike spriječiti u mogućnosti penjanja bez obzira na našu izlaznu snagu ili prijenosni omjer.
Ravnoteža prioriteta
Ako bismo se vozili uz brdo koje je postajalo sve strmije i strmije, mora doći do točke u kojoj bismo se jednostavno prevrnuli unatrag.
'Uzmete li bicikl kao tri točke, središte mase i dvije kontaktne točke [kotači], onda ako okomita os centra mase ide izvan bilo koje od te dvije kontaktne točke, bicikl će se prevrnuti, ' kaže Allain.
Keith Bontrager, pionir u ulozi centra gravitacije [CG] u prilagodbi bicikla, objašnjava: 'Nije jednostavno pronaći vozačevu CG mehaničkim sredstvima.'
Ali on stavlja CG jahača penjača na liniju '2-3 cm iza osovine pedale na položaju pedale u devet sati'.
Našim vlastitim (prilično neznanstvenim) izračunima smatramo da bi prosječni vozač, normalno sjedeći, imao CG otprilike 58 cm ispred i 120 cm iznad točke gdje stražnji kotač dodiruje cestu.
Da bismo odredili točku u kojoj bi jahač pao unatrag, moramo napraviti malu trigonometriju. (Ako ste zainteresirani: kut nagiba=90 – (Tan-1 (visina CG ÷ stražnji kotač prema horizontalnoj CG).
Iz toga dobivamo odgovor o prekretnici od 25,8° ili 48%. Eto, apsolutno najstrmiji uspon je bijednih 48%. Ili je?
Kada kut postane strm, malo je vjerojatno da ćete sjediti 'normalno'. Bontrager tvrdi: 'Jahač sprječava prevrtanje tako što se naginje naprijed na vrlo strmim usponima. Ovo je uobičajeno za MTB vozače.’
Dakle, ponovno smo izračunali na temelju vozača koji je ispružen preko šipke što je više moguće, i pronašli smo novi maksimalni nagib od 41°, ili 86,9%.
Naravno, naginjanje toliko naprijed na uzbrdici će ukloniti dio trakcije sa stražnje gume, što može uzrokovati alarmantno klizanje bicikla niz padinu. Što nas dovodi do glavnog ograničenja u našoj potrazi za strminom: trakcije.
Sklizanje koje klizi
Da biste se uopće kretali na biciklu, potrebno vam je trenje koje će se suprotstaviti kretanju gume. Kako se nagib povećava, trenje se smanjuje jer gravitacija gura dvije površine manje intenzivno. C
hristian Wurmbäck, voditelj proizvoda za Continental, kaže: 'Rekao bih da će prianjanje gume biti prva stvar koja će popustiti na vrlo strmom usponu.'
Ali pronaći točnu prijelomnu točku je teško. Za početak, moramo znati koeficijent trenja za gumu – odnosno koliko je ljepljiva.
To nije lako utvrditi, kao što Wurmbäck objašnjava: 'Ne možete stvarno reći. Ovisi o podlozi, da li je mokra ili suha. Ideja da postoji jedan broj koji daje teoretski uvid u sve uvjete – zapravo ne postoji.’
Dakle, iako je stvarnost složenija, procjene koeficijenta trenja za čistu gumu na asf altu variraju od 0,3 na mokrom betonu do 0,9.
Izračun profesora Allaina, temeljen na procijenjenom koeficijentu trenja od 0,8 (koji on opisuje kao 'optimističan') stavlja maksimalni kut koji guma može tolerirati na 38,7°, ili oko 80%.
Gubiš stisak
Na 80% to već čini trakciju guma prvom točkom kvara, ali to još uvijek može biti precijenjena moguća strmina. Koeficijent od 0,8 oslanja se na ideju potpuno gumene gume, što je rijetkost.
Wurmbäck kaže: 'Želimo da guma bude tvrđa i dugotrajnija od čiste gume. Ako imate super čvrstu gumu, ona se neće dobro lijepiti za cestu.’
Štoviše, nagibi veći od 30% često zahtijevaju betonsko popločavanje, a ne asf alt, za koji su procjene koeficijenta trenja s gumom bliže 0,6 kada su u pokretu.
Vraćajući tu brojku u Allainovu jednadžbu, trakcija bi mogla pasti na 60%. To je bez ulaženja u složenost raspodjele težine između kotača s obzirom na radikalan položaj penjanja koji vozač mora zauzeti.
Wurmbäck kaže: 'Postoje načini da se drastično poveća trenje - poput stavljanja ljepila na površinu. Ali u praktičnijem smislu, želite toplu gumu i toplu površinu, na vrućem danu, s manje napuhanosti gume uz široku gumu.’
Osim koeficijenta, treba uzeti u obzir i površinu koju stvara profil gume. Ali vjerojatno bi nam trebalo još nekoliko stranica da uopće zagrebemo po površini te.
Dakle, višestruki, fluktuirajući faktori igraju ulogu u ograničavanju strmine najvrtoglavijeg biciklističkog uspona. Ali ako vam oprema, snaga i radikalna pozicija pri penjanju dopuštaju da idete sjeverno od 60% nagiba, vjerojatno možete očekivati da će vas trakcija iznevjeriti svake sekunde.
Osim ako nemate posudu ljepila pri ruci.
