Kita semua berjuang untuk mendaki lereng 20%, 25%, bahkan 30%. Tapi seberapa curam jalan yang harus dilalui sebelum tidak bisa didaki dengan sepeda?
Ini hal yang aneh – pengejaran kami terhadap kecuraman. Sudah biasa mendengar pengendara membual tentang penaklukan cols Alpine yang melaju tanpa henti ke angkasa dengan kemiringan 20% selama beberapa kilometer, atau lonjakan hingga 40% di tengah jepit rambut.
Namun mengingat bahwa kemiringan 100% hanya menghasilkan kemiringan 45° – satu meter vertikal untuk satu meter horizontal – tentunya kecuraman yang mendekati 100% bukanlah hal yang mustahil untuk dikendarai. Akankah?
Kami memutuskan untuk mencari ahlinya untuk mengetahuinya.
Hal pertama yang pertama. Ketika kita mengatakan 'gradien terjal', kita tidak berbicara tentang paku-paku aneh di kecuraman jalan, atau platform vertikal setengah pipa.
Kami hanya dapat mempertimbangkan tanjakan terus-menerus yang dapat dicoba dikendarai oleh pengendara sepeda jalan untuk jangka waktu yang wajar.
Anehnya, kekuatan bukanlah faktor pembatas untuk mengatasi tanjakan yang paling curam, kata Rhett Allain, profesor fisika di Southeastern Louisiana University dan blogger lama untuk majalah Wired.
'Jika Anda tidak peduli dengan kecepatan, Anda bisa naik tanjakan apa pun dengan tenaga yang sangat kecil selama ada gesekan yang cukup, ' katanya.
'Misalnya, Anda bisa mendapatkan motor kecil kecil untuk mengangkat beban yang sangat berat jika Anda menggunakan katrol yang cukup.'
Jika Anda dapat membuat rasio gigi yang tepat pada sepeda Anda, bahkan dengan output daya yang sangat kecil, Anda dapat mendaki gradien apa pun – secara teori.
Kenyataan berbeda. Rasio roda gigi yang memungkinkan Anda untuk mendaki tanjakan yang sangat curam akan mengharuskan Anda memutar kaki seperti orang gila sambil merayap ke depan. Kamu akan segera roboh.
Allain menempatkan kecepatan minimum yang Anda inginkan untuk mengatasi tanjakan sebagai kecepatan berjalan, atau sekitar dua meter per detik. Dengan perhitungannya (yang agak terlalu berbelit-belit untuk dibahas di sini), ia menempatkan kemiringan maksimum untuk daya 422 watt pada kecepatan 2m/s (4,5mph) sebagai 40%.
Jadi 40% mungkin di mana tenaga manusia menemukan kecocokannya di tanjakan – di luar itu Anda mungkin juga berjalan. Tetapi bagi kita yang kurang tertarik pada kepraktisan, dan lebih tertarik untuk membuktikan bahwa kita tidak dapat dikalahkan oleh gradien, pastilah mungkin untuk mendaki tanjakan yang lebih besar dari 40% jika kita siap untuk berjalan cukup lambat.
Yang ingin kita ketahui adalah pada sudut mana hukum fisika akan mencegah kita untuk dapat mendaki terlepas dari output daya atau rasio roda gigi kita.
Menyeimbangkan prioritas
Jika kita mendaki bukit yang semakin curam, pasti ada titik di mana kita akan terguling ke belakang.
'Jika Anda menganggap sepeda sebagai tiga titik, pusat massa dan dua titik kontak [roda], maka jika sumbu vertikal pusat massa melampaui salah satu dari dua titik kontak tersebut, sepeda akan miring, ' kata Allain.
Keith Bontrager, pelopor dalam peran pusat gravitasi [CG] dalam fit sepeda, menjelaskan, 'Tidak mudah menemukan CG pengendara dengan cara mekanis.'
Tapi dia menempatkan CG pemanjat pada garis '2-3cm di belakang poros pedal pada posisi pedal jam sembilan'.
Dengan perhitungan kami sendiri (cukup tidak ilmiah), kami memperhitungkan pengendara rata-rata, yang duduk normal, akan memiliki CG kira-kira 58cm di depan dan 120cm di atas titik di mana roda belakang menyentuh jalan.
Sekarang, untuk mengetahui titik di mana pengendara akan jatuh ke belakang, kita harus melakukan sedikit trigonometri. (Jika Anda tertarik: sudut kemiringan=90 – (Tan-1 (tinggi CG roda belakang ke CG horizontal).
Dari situ, kita mendapatkan jawaban titik kritis 25,8°, atau 48%. Jadi begitulah, gradien paling curam mutlak adalah sangat sedikit 48%. Atau itu?
Saat sudutnya curam, Anda tidak mungkin duduk 'normal'. Bontrager berpendapat, 'Seorang pengendara mencegah terbalik dengan bersandar ke depan pada tanjakan yang sangat curam. Hal ini biasa terjadi pada pengendara MTB.’
Jadi kami menghitung ulang berdasarkan pengendara yang diperpanjang keluar melewati palang sebanyak mungkin, dan kami menemukan kemiringan maksimum baru 41°, atau 86,9%.
Tentu saja, mencondongkan tubuh terlalu jauh ke depan di tanjakan akan menghilangkan traksi dari ban belakang, yang mungkin menyebabkan sepeda tergelincir ke bawah lereng bukit. Yang membawa kita ke batasan utama dalam pencarian kita untuk kecuraman: traksi.
Tergelincir menjauh
Untuk bergerak di atas sepeda, Anda membutuhkan gesekan untuk melawan pergerakan ban. Saat tanjakan meningkat, gesekan berkurang karena kedua permukaan didorong bersama kurang kuat oleh gravitasi. C
hristian Wurmbäck, manajer produk Continental, mengatakan, 'Menurut saya, cengkeraman ban akan menjadi hal pertama yang gagal di tanjakan yang sangat curam.'
Tetapi menemukan titik kritis yang tepat itu sulit. Untuk memulainya, kita harus mengetahui koefisien gesekan untuk sebuah ban – pada dasarnya seberapa lengketnya ban tersebut.
Itu tidak mudah ditentukan, seperti yang dijelaskan Wurmbäck: ‘Anda tidak bisa mengatakannya. Itu tergantung pada permukaan, apakah itu basah atau kering. Gagasan bahwa ada satu angka yang memberikan pegangan teoretis untuk semua kondisi – itu tidak benar-benar ada.’
Jadi walaupun kenyataannya mungkin lebih kompleks, perkiraan koefisien gesekan untuk karet murni di aspal bervariasi dari 0,3 pada beton basah hingga 0,9.
Perhitungan Profesor Allain, berdasarkan perkiraan koefisien gesekan 0,8 (yang ia gambarkan sebagai 'optimis') menempatkan sudut maksimum yang dapat ditoleransi oleh traksi ban pada 38,7°, atau sekitar 80%.
Kehilangan genggaman
Pada 80% yang sudah menjadikan traksi ban sebagai titik kegagalan pertama, tetapi ini mungkin masih merupakan perkiraan yang terlalu tinggi dari kemungkinan kecuraman. Koefisien 0,8 bergantung pada gagasan ban semua-karet, yang jarang terjadi.
Wurmbäck mengatakan, 'Kami ingin ban menjadi lebih kaku dan tahan lama daripada karet murni. Jika Anda memiliki ban yang sangat kaku, ban tersebut juga tidak menempel di jalan.’
Terlebih lagi, tanjakan lebih dari 30% seringkali membutuhkan paving beton daripada aspal, yang perkiraan koefisien gesekan dengan karet mendekati 0,6 saat bergerak.
Menempatkan angka itu kembali ke persamaan Allain, traksi mungkin gagal pada 60%. Itu tanpa masuk ke kompleksitas distribusi berat antara roda mengingat posisi pendakian radikal yang harus diadopsi pengendara.
Wurmbäck mengatakan, 'Ada cara untuk meningkatkan gesekan secara drastis – seperti menempelkan lem di permukaan. Tetapi dalam istilah yang lebih praktis, Anda menginginkan ban yang hangat dan permukaan yang hangat, di hari yang panas, dengan inflasi ban yang lebih sedikit dengan ban yang lebar.’
Selain koefisien, ada juga luas permukaan, yang dibuat oleh profil ban, untuk dipertimbangkan. Tapi kita mungkin perlu beberapa halaman lagi untuk menggores permukaannya.
Begitu banyak faktor yang berfluktuasi berperan dalam membatasi kecuraman pendakian sepeda yang paling membuat pusing. Tetapi jika gearing, power, dan posisi pendakian radikal Anda memungkinkan Anda untuk pergi ke utara dari gradien 60%, Anda mungkin dapat mengharapkan traksi Anda untuk mengecewakan Anda setiap saat.
Kecuali Anda memiliki sepanci lem.
