Me kõik oleme 20%, 25%, isegi 30% tõusnud. Aga kui järsk pidi olema tee, enne kui seda ei saa rattaga üles ronida?
See on kummaline asi – meie püüdlus järsuse poole. On tavaline kuulda rattureid uhkustamas vallutavate Alpi kollidega, kes sõidavad halastamatult taeva poole mitme kilomeetri jooksul 20% kaldega või kuni 40% naelu juuksenõela keskel.
Kuid meeles pidada, et 100% kalle teeb ainult 45° kalde – üks meeter vertikaali ühe meetri horisontaalse kohta –, poleks 100%-le läheneva järsuga sõitmine kindlasti võimatu. Kas oleks?
Otsustasime selle väljaselgitamiseks otsida eksperte.
Kõigepe alt esimesed asjad. Kui ütleme „kõige järsem kalle”, ei pea me silmas neid veidraid naelu tee järsuses ega pooltoru vertikaalset platvormi.
Võime arvesse võtta ainult püsivat kallakut, millega maanteerattur võib püüda sõita mõistliku aja jooksul.
Kummalisel kombel ei ole võimsus kõige järsemate tõusudega toimetulekut piirav tegur, ütleb Southeastern Louisiana ülikooli füüsikaprofessor ja ajakirja Wired kauaaegne ajaveebipidaja Rhett Allain.
„Kui te kiirusest ei hooli, võite väga väikese jõuga tõusta mis tahes kaldest, kuni hõõrdumist on piisav alt,” ütleb ta.
‘Näiteks võite hankida pisikesed väikesed mootorid, mis tõstavad väga suurt koormust, kui kasutate piisav alt rihmarattaid.’
Kui suudate oma jalgrattal luua õige ülekandearvu, siis isegi väikese väljundvõimsusega võite teoreetiliselt ronida suvalisele kaldele.
Tegelikkus on teistsugune. Üleminekuarv, mis võimaldas ronida meeletult järskudel tõusudel, eeldaks, et sa pead pööraselt jalgu keerutama, samal ajal ainult edasi hiilides. Varsti kukuksite ümber.
Allain määrab kõndimiskiiruseks minimaalse kiiruse, millega soovite tõusta, ehk umbes kaks meetrit sekundis. Oma arvutustega (mis on siin käsitlemiseks pisut liiga keerulised) määrab ta 422-vatise võimsuse maksimaalseks kaldeks kiirusel 2 m/s (4,5 miili tunnis) 40%.
Nii et 40% võib olla koht, kus inimjõud kallakul omale leiab – sellest kaugemale võiksite ka kõndida. Kuid neile meist, keda huvitab vähem praktilisus ja kes on rohkem huvitatud tõestamast, et kalle ei saa meid ületada, peab olema võimalik ronida üle 40% tõusul, kui oleme valmis liikuma piisav alt aeglaselt.
Soovime teada, millise nurga all füüsikaseadused takistavad meil tõusmist sõltumata meie väljundvõimsusest või ülekandearvust.
Prioriteetide tasakaalustamine
Kui me peaksime sõitma üles mäest, mis muutub üha järsemaks, peab saabuma punkt, kus me lihts alt tahapoole kalduksime.
'Kui võtate jalgratast kolme punktina, massikese ja kahe kontaktpunktina [rattad], siis kui massikeskme vertika altelg ületab kumbagi neist kahest kontaktpunktist, siis jalgratas kaldub.”, ütleb Allain.
Keith Bontrager, rattasõidu raskuskeskme rolli pioneer, selgitab: „Ratturi raskuskeskme leidmine mehaaniliste vahenditega pole lihtne.”
Aga ta asetab ronija CG joonele „2–3 cm pedaalivõlli taga kella üheksa pedaaliasendis”.
Meie enda (üsna ebateaduslike) arvutuste põhjal arvame, et keskmisel ratturil, kes istub normaalselt, on CG umbes 58 cm eespool ja 120 cm kõrgemal punktist, kus tagaratas puudutab teed.
Nüüd, et välja selgitada punkti, kus rattur tagurpidi kukub, peame tegema väikese trigonomeetria. (Kui olete huvitatud: kaldenurk=90 – (Tan-1 (CG ÷ tagaratta kõrgus horisontaalse CG-ni).
Sellest saame vastuseks 25,8° ehk 48% kaldepunkti. Niisiis, absoluutne kõige järsem kalle on tühised 48%. Või on?
Kui nurk muutub järsuks, ei saa te tõenäoliselt "tavaliselt" istuda. Bontrager väidab: "Rattur hoiab ära ümbermineku, kaldudes ettepoole väga järskudel tõusudel. See on MTB sõitjate puhul tavaline.’
Nii et me arvutasime ümber selle põhjal, et sõitja oli nii palju kui võimalik üle lattide välja sirutatud, ja leidsime uue maksimaalse kalde 41° ehk 86,9%.
Muidugi kaob kallakul nii kaugele ettepoole kaldumine tagarehvi veojõu, mis võib põhjustada ratta murettekitava libisemise mäenõlvast alla. Mis viib meid järsuse püüdluste peamise piiranguni: veojõuni.
Libiseb eemale
Rattaga liikumiseks on vaja hõõrdumist, mis takistab rehvi liikumist. Kalde suurenedes hõõrdumine väheneb, kuna gravitatsioon surub kahte pinda vähem intensiivselt kokku. C
hristian Wurmbäck, Continentali tootejuht, ütleb: "Ma ütleksin, et rehvi haardumine on esimene asi, mis väga järsul kallakul ebaõnnestub."
Kuid täpse pöördepunkti leidmine on keeruline. Alustuseks peame teadma rehvi hõõrdetegurit – sisuliselt seda, kui kleepuv see on.
Seda pole lihtne kindlaks teha, nagu Wurmbäck selgitab: „Te ei saa tegelikult öelda. Oleneb pinnast, kas see on märg või kuiv. Mõte, et on üks arv, mis annab teoreetilise haarde kõigi tingimuste jaoks – seda pole tegelikult olemas.’
Nii et kuigi tegelikkus võib olla keerulisem, varieeruvad puhta kummi hõõrdeteguri hinnangud asfaldil vahemikus 0,3 märjal betoonil kuni 0,9.
Professor Allaini arvutus, mis põhineb hinnangulisel hõõrdeteguril 0,8 (mida ta kirjeldab kui "optimistlikku"), annab maksimaalse nurga, mida rehvi veojõud talub, 38,7° ehk umbes 80%.
Oma haarde kaotamine
80% puhul muudab rehvide veojõu juba esimeseks rikkepunktiks, kuid see võib siiski olla võimaliku järsuse ülehindamine. Koefitsient 0,8 tugineb täiskummist rehvi ideele, mis on haruldane.
Wurmbäck ütleb: „Tahame, et rehv oleks jäigem ja kestaks kauem kui puhas kumm. Kui teil on ülijäik rehv, ei kleepu see ka tee külge.’
Veelgi enam, üle 30% kalded nõuavad sageli betoonsillutist, mitte asf alti, mille puhul on hinnanguline hõõrdetegur kummiga liikumisel lähemal 0,6-le.
Pandes selle arvu Allaini võrrandisse tagasi, võib veojõud ebaõnnestuda 60% juures. Seda ilma ratastevahelise raskuse jaotumise keerukuseta, arvestades radikaalset tõusuasendit, mille sõitja peab omaks võtma.
Wurmbäck ütleb: „Hõõrdumist saab drastiliselt suurendada – näiteks liimi pinnale kandmine. Kuid praktilisem alt öeldes tahate kuumal päeval sooja rehvi ja sooja pinda, mille rehvirõhk on laia rehviga väiksem.’
Lisaks koefitsiendile tuleb arvestada ka rehviprofiili tekitatud pindalaga. Kuid tõenäoliselt vajaksime veel paari lehekülge, et isegi selle pealispinda kriimustada.
Nii mitmed kõikuvad tegurid mängivad rolli kõige pöörasema tsüklitõusu järsust piiramisel. Kuid kui teie käik, võimsus ja radikaalne ronimisasend võimaldavad teil minna 60% gradiendist põhja poole, võite tõenäoliselt eeldada, et teie veojõud veab teid igal sekundil alt.
Kui teil pole käepärast liimipotti.
