พวกเราทุกคนต้องดิ้นรนขึ้นเนิน 20% 25% หรือแม้แต่ 30% แต่ถนนจะต้องสูงชันแค่ไหนก่อนที่จักรยานจะลงไม่ได้
มันเป็นเรื่องแปลก – การแสวงหาความชันของเรา เป็นเรื่องปกติที่จะได้ยินนักขี่โอ้อวดในการพิชิตเทือกเขาอัลไพน์ที่ขับขึ้นไปบนท้องฟ้าอย่างไม่ลดละที่ความลาดชัน 20% ในหลายกิโลเมตร หรือแหลมสูงถึง 40% ที่ใจกลางกิ๊บ
แต่อย่าลืมว่าการไล่ระดับ 100% ทำให้เกิดความลาดชัน 45° – แนวตั้ง 1 เมตรสำหรับแนวนอน 1 เมตร – ความชันที่เข้าใกล้ 100% จะไม่มีทางเป็นไปไม่ได้ที่จะขี่ ได้ไหม
เราตัดสินใจหาผู้เชี่ยวชาญเพื่อหาคำตอบ
อย่างแรกเลย. เมื่อเราพูดถึง 'การไล่ระดับสีที่ชันที่สุด' เราไม่ได้พูดถึงหนามแหลมประหลาดๆ เหล่านั้นบนทางชันของถนน หรือแพลตฟอร์มแนวตั้งของท่อครึ่งทาง
เราสามารถพิจารณาความโน้มเอียงแบบถาวรที่นักปั่นบนถนนสามารถลองขี่ได้ในระยะเวลาที่เหมาะสม
ผิดปกติ พลังไม่ใช่ปัจจัยจำกัดในการจัดการกับการปีนเขาที่ชันที่สุด Rhett Allain ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์จาก Southeastern Louisiana University และบล็อกเกอร์เก่าแก่ของนิตยสาร Wired กล่าว
‘ถ้าคุณไม่สนเรื่องความเร็ว คุณสามารถขึ้นเนินอะไรก็ได้โดยใช้กำลังเพียงเล็กน้อย ตราบใดที่ยังมีแรงเสียดทานเพียงพอ’ เขากล่าว
‘ตัวอย่างเช่น คุณสามารถหามอเตอร์ตัวเล็ก ๆ เพื่อยกของหนักได้หากคุณใช้รอกเพียงพอ’
หากคุณสร้างอัตราทดเกียร์ที่ถูกต้องบนรถมอเตอร์ไซค์ของคุณ แม้แต่กำลังขับที่จิ๋วก็ยังสามารถไต่ระดับความลาดชันใดก็ได้ตามทฤษฎีแล้ว
ความจริงมันแตกต่าง อัตราทดเกียร์ที่อนุญาตให้คุณปีนขึ้นไปบนทางลาดชันอย่างบ้าคลั่งจะทำให้คุณต้องหมุนขาของคุณอย่างบ้าคลั่งในขณะที่คืบคลานไปข้างหน้าเท่านั้น อีกไม่นานคุณก็จะโค่นล้ม
Allain กำหนดความเร็วขั้นต่ำที่คุณต้องการจะปีนขึ้นไปด้วยความเร็วในการเดิน หรือประมาณสองเมตรต่อวินาที จากการคำนวณของเขา (ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนเกินกว่าจะพูดถึงในที่นี้) เขากำหนดความเอียงสูงสุดสำหรับกำลัง 422 วัตต์ที่ความเร็ว 2 เมตร/วินาที (4.5 ไมล์ต่อชั่วโมง) เท่ากับ 40%
ดังนั้น 40% อาจเป็นจุดที่พลังมนุษย์พบว่ามันเข้าคู่กัน – เกินกว่าที่คุณจะเดินได้เช่นกัน แต่สำหรับพวกเราที่ไม่ค่อยสนใจในการใช้งานจริง และสนใจที่จะพิสูจน์ว่าเราไม่สามารถเอาชนะการไล่ระดับได้ จะต้องเป็นไปได้ที่จะปีนขึ้นไปบนทางลาดที่มากกว่า 40% หากเราพร้อมที่จะไปช้าพอ
สิ่งที่เราอยากรู้คือมุมไหนที่กฎของฟิสิกส์จะขัดขวางไม่ให้เราไม่สามารถปีนขึ้นไปได้โดยไม่คำนึงถึงเอาท์พุตหรืออัตราทดเกียร์ของพวกเรา
จัดลำดับความสำคัญ
ถ้าเราต้องขี่ขึ้นเนินที่ชันและชันกว่านั้น ต้องมีจุดที่เราจะเอนตัวไปข้างหลัง
'ถ้าคุณใช้จักรยานเป็นสามจุด จุดศูนย์กลางมวลและจุดสัมผัสสองจุด [ล้อ] แล้วถ้าแกนแนวตั้งของจุดศูนย์กลางมวลเกินจุดสัมผัสทั้งสองจุดนั้น จักรยานจะเอียง, ' อัลเลนกล่าว
Keith Bontrager ผู้บุกเบิกบทบาทของจุดศูนย์ถ่วง [CG] ในความพอดีของจักรยาน อธิบายว่า 'การหา CG ของผู้ขับขี่ด้วยวิธีการทางกลไม่ใช่เรื่องง่าย'
แต่เขาใส่ CG ของนักปีนเขาบนเส้น '2-3 ซม. หลังแกนแป้นเหยียบที่ตำแหน่งแป้นเหยียบเก้าโมง'
ด้วยการคำนวณของเราเอง (ค่อนข้างไม่เป็นไปตามหลักวิทยาศาสตร์) เราถือว่าผู้ขับขี่โดยเฉลี่ยซึ่งนั่งตามปกติจะมี CG นำหน้าประมาณ 58 ซม. และสูงกว่าจุดที่ล้อหลังแตะถนน 120 ซม.
ตอนนี้ เพื่อหาจุดที่ผู้ขับขี่จะถอยหลัง เราต้องทำตรีโกณมิติเล็กน้อย (หากคุณสนใจ: มุมเอียง=90 – (Tan-1 (ความสูงของ CG ÷ ล้อหลังถึง CG แนวนอน)
จากนั้น เราได้คำตอบของจุดเปลี่ยน 25.8° หรือ 48% เอาล่ะ การไล่ระดับที่ชันที่สุดก็คือ 48% อย่างเลวทราม หรือว่าไง
เมื่อขึ้นทางชัน คุณไม่น่าจะนั่ง 'ปกติ' Bontrager ให้เหตุผลว่า 'ผู้ขับขี่ป้องกันการพลิกคว่ำโดยการเอนตัวไปข้างหน้าบนทางลาดชันมาก นี่เป็นเรื่องปกติสำหรับนักขี่ MTB’
เราคำนวณใหม่โดยอิงจากผู้ขับขี่ที่ยืดตัวออกเหนือบาร์ให้มากที่สุด และเราพบความลาดเอียงสูงสุดใหม่ที่ 41° หรือ 86.9%
แน่นอน การเอนไปข้างหน้าบนทางลาดเอียงไปด้านหน้าจะช่วยดึงการยึดเกาะของยางด้านหลังออกไป ซึ่งอาจส่งผลให้จักรยานยนต์ไถลลงเนินอย่างน่าตกใจ ซึ่งนำเราไปสู่ข้อจำกัดหลักในการแสวงหาความชัน: แรงฉุด
ลื่นไถลออกไป
ในการขี่มอเตอร์ไซค์ คุณต้องมีแรงเสียดทานเพื่อต่อต้านการเคลื่อนที่ของยาง เมื่อความลาดเอียงเพิ่มขึ้น แรงเสียดทานจะลดลงเมื่อพื้นผิวทั้งสองถูกผลักเข้าหากันด้วยแรงโน้มถ่วงน้อยลง ค
hristian Wurmbäck ผู้จัดการผลิตภัณฑ์ของ Continental กล่าวว่า 'ฉันจะบอกว่าการยึดเกาะของยางจะเป็นสิ่งแรกที่ล้มเหลวบนทางลาดชันมาก'
แต่การหาจุดให้ทิปที่แน่นอนนั้นยาก อันดับแรก เราต้องรู้ค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานของยาง – โดยพื้นฐานแล้วมันมีความเหนียวแค่ไหน
การตัดสินนั้นไม่ง่ายอย่างที่ Wurmbäck อธิบายว่า: 'คุณไม่สามารถพูดได้จริงๆ ขึ้นอยู่กับพื้นผิวไม่ว่าจะเปียกหรือแห้ง แนวคิดที่ว่ามีจำนวนตัวเลขเดียวที่ยึดถือทฤษฎีในทุกสภาวะ – ไม่มีอยู่จริง’
ดังนั้น แม้ว่าความเป็นจริงอาจซับซ้อนกว่านั้น ค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีสำหรับยางบริสุทธิ์บนพื้นยางมะตอยจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0.3 บนคอนกรีตเปียกจนถึง 0.9
การคำนวณของศาสตราจารย์อัลเลน โดยอิงจากค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานโดยประมาณ 0.8 (ซึ่งเขาอธิบายว่า "มองโลกในแง่ดี") ทำให้มุมสูงสุดที่การยึดเกาะของยางจะทนต่อที่ 38.7° หรือประมาณ 80%
เสียการยึดเกาะ
ที่ 80% ที่ทำให้การยึดเกาะของยางเป็นจุดแรกของความล้มเหลว แต่นี่อาจเป็นการประเมินความชันที่เป็นไปได้สูงเกินไป ค่าสัมประสิทธิ์ 0.8 ขึ้นอยู่กับแนวคิดของยางทั้งหมด ซึ่งหายาก
Wurmbäck กล่าวว่า เราต้องการให้ยางมีความแข็งและใช้งานได้ยาวนานกว่ายางบริสุทธิ์ หากคุณมียางที่แข็งมากๆ ก็จะไม่ติดถนนเช่นกัน’
ยิ่งไปกว่านั้น ความลาดเอียงมากกว่า 30% มักต้องการการปูคอนกรีตมากกว่าแอสฟัลต์ ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีกับยางจะใกล้เคียงกับ 0.6 เมื่อเคลื่อนที่
การดึงตัวเลขนั้นกลับเข้าไปในสมการของอัลเลน แรงฉุดอาจล้มเหลวที่ 60% นั่นไม่ใช่ความซับซ้อนของการกระจายน้ำหนักระหว่างล้อเนื่องจากตำแหน่งการปีนเขาที่รุนแรงซึ่งผู้ขับขี่ต้องยอมรับ
Wurmbäck กล่าวว่า 'มีวิธีเพิ่มแรงเสียดทานอย่างมากเช่นการทากาวบนพื้นผิว แต่ในทางปฏิบัติ คุณต้องการยางที่อบอุ่นและพื้นผิวที่อบอุ่น ในวันที่อากาศร้อน โดยมีอัตราเงินเฟ้อของยางน้อยกว่าด้วยยางที่กว้าง’
นอกจากค่าสัมประสิทธิ์แล้ว ยังมีพื้นที่ผิวที่สร้างขึ้นโดยโปรไฟล์ยางเพื่อพิจารณา แต่เราอาจต้องการอีกสองสามหน้าเพื่อเกาพื้นผิวของหน้านั้น
ปัจจัยที่ผันผวนหลายๆ แต่หากการใส่เกียร์ พลัง และตำแหน่งการปีนเขาที่รุนแรงของคุณอนุญาตให้คุณไปทางเหนือของความลาดชัน 60% คุณอาจคาดหวังให้แรงฉุดลากของคุณทำให้คุณผิดหวังได้ทุกวินาที
เว้นแต่คุณจะมีกาวติดมือ