Kursus teknik membutuhkan keterampilan menikung yang baik. Tapi, menurut fisika, seberapa jauh Anda bisa mengarahkan sepeda Anda sebelum menabrak dek?
Para ilmuwan telah bingung tentang apa yang membuat keseimbangan sepeda sejak zaman dulu. Banyak ahli menyarankan agar lingkaran yang berputar itu membuat sepeda berperilaku seperti giroskop, tetapi tidak sesederhana itu. Sekelompok insinyur dari Universitas Nottingham mengidentifikasi 25 variabel terpisah yang memengaruhi gerakan sepeda, dengan alasan bahwa, 'Penjelasan sederhana tampaknya tidak mungkin karena kemiringan dan kemudi digabungkan oleh kombinasi efek, termasuk presesi giroskopik, gaya reaksi tanah lateral. di roda depan, titik kontak tanah tertinggal di belakang sumbu kemudi, gravitasi dan reaksi inersia…'
Yang diketahui adalah bahwa selama sepeda bergerak dengan kecepatan sekitar 14kmh (9mph), ia dapat tetap tegak tanpa kehadiran pengendara. Tetapi sekali lagi, para ilmuwan tidak dapat menjelaskan alasannya.
Melawan latar belakang itu, memasukkan dimensi tikungan tambahan dan menghitung sudut yang dapat Anda condongkan saat menikung sebelum Anda menabrak aspal jelas merupakan urusan yang rumit. Dalam kondisi yang tepat dimungkinkan untuk melihat sudut 45°, tetapi bagaimana kita bisa sampai ke titik itu?
'Kami tahu ada tiga gaya nyata yang bekerja pada sepeda dan pengendara, ' kata Rhett Allain, pengendara sepeda yang tajam dan profesor fisika di Universitas Louisiana Tenggara di AS.
'Ada gaya gravitasi yang mendorong sepeda dan pengendara ke bawah; ada jalan yang mendorong ke atas, yang kita sebut gaya “normal”, dan ada gaya gesek yang mendorong sepeda menuju pusat jalur melingkar yang dilaluinya.’
Kekuatan palsu
Ada juga gaya sentrifugal.'Ini memang berdampak tetapi itu kekuatan palsu,' kata Allain. Banyak fisikawan berpendapat bahwa gaya sentrifugal tidak ada dan hanya karena kurangnya gaya sentripetal – gaya tarik ke dalam yang memastikan sepeda bergerak dalam lingkaran yang mirip dengan gravitasi yang menarik ke dalam pada satelit untuk menjaganya tetap di orbit.
Dihitung melalui persamaan F=mv2/r, di mana F adalah gaya sentripetal (Newton), m adalah massa sepeda dan pengendara (kg), v adalah kecepatan (m/s) dan r adalah jari-jari sudut dalam meter.
‘Fisika dari mengendarai belokan adalah Anda melakukannya dengan mempercepat secara radial ke dalam, yang merupakan gaya sentripetal, ' kata David Wilson, profesor teknik emeritus di Massachusetts Institute of Technology.
'Kekuatan harus datang dari ban. Sepeda harus bersandar agar kombinasi reaksi ban dan gaya radial sejalan dengan gaya yang dihasilkan dari sepeda plus pengendara.’
Juga kunci seberapa jauh Anda dapat bersandar adalah koefisien gesekan, yang merupakan rasio gaya gesekan antara dua benda dan gaya yang diterapkan pada mereka – dalam hal ini ban dan aspal.
Kebanyakan bahan kering memiliki nilai gesekan antara 0,3 dan 0,6, sedangkan karet yang bersentuhan dengan aspal dapat menghasilkan angka antara satu dan dua. Saat permukaan bergerak relatif satu sama lain – sesuai siklus – angka ini sedikit berkurang.
Agar sepeda tetap tegak, gaya samping (sentripetal) harus sama dengan koefisien gesekan, dan angka ini bisa sangat besar. Misalnya, pengendara 70kg dengan sepeda 10kg yang melaju dengan kecepatan 20mph di sekitar tikungan dengan radius 20m mengalami gaya sentripetal 316 Newton.
Gaya ini harus dihasilkan oleh ban, dan jika gaya tersebut tidak ada, sepeda dan pengendara hanya akan berjalan lurus.
Menggunakan beberapa perhitungan trigonometri yang mengesankan yang akan mengisi seluruh buku, koefisien gesekan sama dengan fungsi tangen dari sudut kemiringan maksimum.
'Roda akan tergelincir ketika koefisien gesekan terlampaui, ' kata Marco Arkesteijn, dosen ilmu olahraga di Universitas Aberystwyth. ‘Hal ini dapat terjadi karena gaya gesekan meningkat [karena pengetatan garis melalui tikungan misalnya] atau gaya normal berkurang [karena, katakanlah, depresi di jalan].’
Koefisien gesekan juga dapat berubah karena perubahan permukaan. Itu sebabnya menikung di garis putih bisa berbahaya. 'Ini terutama benar di tempat basah,' kata Arkesteijn. ‘Cat kurang keropos sehingga air tidak menyebar.’
Berat pengendara
Untuk memperumit masalah lebih lanjut adalah masalah bobot pengendara. 'Dari segi fisik, pria yang lebih kecil seharusnya bisa lebih bersandar,' kata Arkesteijn. 'Mereka juga biasanya lebih gesit, yang membantu.'
Allain tidak begitu pasti, menunjukkan bahwa sementara berat pengendara penting 'sedikit', yang lebih penting adalah pusat massa pengendara-plus-sepeda.
'Pada akhirnya, itulah faktor terpenting, ' katanya. Pengendara yang lebih berat cenderung menjadi pengendara yang lebih tinggi, terutama di pro peloton, yang berarti ukuran bingkai mereka lebih besar dan pusat massa mereka lebih tinggi. Anda juga perlu mempertimbangkan kondisi jalan. Jika Anda mencapai batasnya, gundukan di jalan dapat menyebabkan hilangnya traksi dan jatuh.
Jalan di Inggris terkadang lebih mencengkeram daripada jalan sepupu kami di Eropa daratan karena lebih keropos untuk menyerap hujan dan mencegah permukaan licin. Itu sebabnya jalan kami lebih kasar. Tapi mereka sering bergelombang dan dalam kondisi yang lebih buruk karena kerusakan akibat embun beku, oleh karena itu bersepeda dan mengemudi di Prancis sangat menyenangkan saat cuaca kering.
Setelah semua itu, berapa sudut kemiringan maksimum? Untuk profesor mekanik dan teknik Jim Papadopoulos, itu tidak dapat dijawab sampai Anda memasukkan satu faktor terakhir – jejak.
Ini adalah garis imajiner yang diproyeksikan ke bawah tabung kemudi ke tanah. Jika titik ini berada di depan titik kontak roda dengan tanah, itu dianggap 'positif' dan lebih stabil. Di belakang dan sepeda lebih cenderung terbalik. Jejak berkurang semakin Anda bersandar.
'Pengendara sepeda cenderung tetap berada di wilayah jalur positif dan tidak melebihi kemiringan 45 °, ' katanya. 'Biasanya kurang, tapi saat belokan lebih dari radius 5m, Anda bisa mencapai 45°. Itu karena trail menjadi tidak terlalu menjadi masalah – lalu kita kembali ke masalah traksi.’
Jadi 45° dimungkinkan pada belokan yang cepat, lebar, dan permukaannya bagus, tetapi dengan begitu banyak variabel yang dimainkan, sayangnya, tidak ada jawaban yang pasti. Seberapa jauh Anda bisa bersandar adalah kasus percobaan dan (semoga tidak terlalu menyakitkan) kesalahan.
