Kursus teknikal memerlukan kemahiran selekoh yang baik. Tetapi, mengikut fizik, sejauh manakah anda boleh membelok basikal anda sebelum anda menaiki geladak?
Para saintis telah berteka-teki tentang apa yang menjadikan keseimbangan basikal sejak zaman penny farthing dulu. Ramai pakar mencadangkan gelung berputar itu menjadikan basikal berkelakuan seperti giroskop, tetapi ia tidak semudah itu. Sekumpulan jurutera dari Universiti Nottingham mengenal pasti 25 pembolehubah berasingan yang mempengaruhi pergerakan basikal, dengan menyatakan bahawa, 'Penjelasan mudah nampaknya tidak mungkin kerana lean dan steer digabungkan dengan gabungan kesan, termasuk precession giroskopik, daya tindak balas tanah sisi. di roda hadapan, titik sentuhan tanah mengekori di belakang paksi stereng, graviti dan tindak balas inersia…'
Apa yang diketahui ialah selagi basikal bergerak pada kelajuan sekitar 14kmj (9mph), ia boleh kekal tegak tanpa kehadiran penunggang. Tetapi sekali lagi, saintis tidak dapat menjelaskan sebabnya.
Berlatarbelakangkan itu, lemparkan dalam dimensi tambahan selekoh dan kira sudut yang anda boleh bersandar semasa membelok sebelum anda mencecah landasan jelas merupakan satu urusan yang rumit. Dalam keadaan yang betul adalah mungkin untuk melihat sudut 45°, tetapi bagaimanakah kita boleh sampai ke tahap itu?
‘Kami tahu terdapat tiga kuasa sebenar yang bertindak pada basikal dan penunggang,’ kata Rhett Allain, penunggang basikal yang berminat dan profesor fizik bersekutu di Southeastern Louisiana University di AS.
‘Terdapat daya graviti yang menolak basikal dan penunggang ke bawah; ada jalan tolak ke atas, yang kita panggil daya "biasa", dan ada daya geseran yang menolak basikal ke arah tengah laluan bulat tempat ia bergerak.'
Kuasa palsu
Terdapat juga daya emparan.'Ini memang mempunyai kesan tetapi ia adalah kuasa palsu,' kata Allain. Ramai ahli fizik berpendapat bahawa daya emparan tidak wujud dan hanyalah kekurangan daya sentripetal – daya tarikan ke dalam yang memastikan basikal bergerak dalam bulatan serupa dengan tarikan graviti ke dalam pada satelit untuk mengekalkannya di orbit.
Ia dikira melalui persamaan F=mv2/r, dengan F ialah daya sentripetal (Newton), m ialah jisim basikal dan penunggang (kg), v ialah halaju (m/s) dan r ialah jejari sudut dalam meter.
‘Fizik menunggang selekoh ialah anda melakukannya dengan memecut secara jejari ke dalam, yang turun kepada daya sentripetal,’ kata David Wilson, profesor kejuruteraan emeritus di Massachusetts Institute of Technology.
‘Kuasa harus datang dari tayar. Basikal perlu bersandar supaya gabungan tindak balas daripada tayar dan daya jejari adalah selaras dengan daya yang terhasil daripada basikal ditambah penunggang.’
Juga kunci kepada sejauh mana anda boleh bersandar ialah pekali geseran, iaitu nisbah daya geseran antara dua jasad dan daya yang dikenakan ke atasnya – dalam kes ini tayar dan tarmac.
Kebanyakan bahan kering mempunyai nilai geseran antara 0.3 dan 0.6, manakala getah yang bersentuhan dengan tarmac boleh menghasilkan angka antara satu dan dua. Apabila permukaan bergerak secara relatif antara satu sama lain – seperti berbasikal – angka ini berkurangan sedikit.
Untuk basikal kekal tegak, daya sisi (sentripetal) mesti sama dengan pekali geseran, dan angka ini boleh menjadi sangat besar. Sebagai contoh, penunggang 70kg pada basikal 10kg memecut pada 20mph mengelilingi selekoh dengan jejari 20m mengalami daya sentripetal 316 Newton.
Daya ini perlu dijana oleh tayar, dan jika daya itu tidak wujud, basikal dan penunggang hanya akan meneruskan dalam garis lurus.
Menggunakan beberapa pengiraan trigonometri yang mengagumkan yang akan mengisi keseluruhan buku, pekali geseran adalah sama dengan fungsi tangen bagi sudut condong maksimum.
‘Roda akan tergelincir apabila pekali geseran melebihi,’ kata Marco Arkesteijn, pensyarah sains sukan di Universiti Aberystwyth. ‘Ini boleh disebabkan oleh peningkatan daya geseran [disebabkan oleh mengetatkan garisan melalui selekoh misalnya] atau daya biasa berkurangan [disebabkan, katakan, lekukan di jalan raya].’
Pekali geseran juga boleh berubah disebabkan oleh perubahan pada permukaan. Itulah sebabnya membelok di garisan putih boleh berbahaya. 'Ini benar terutamanya dalam keadaan basah,' kata Arkesteijn. ‘Cat kurang berliang supaya air tidak tersebar.’
Berat penunggang
Untuk merumitkan lagi perkara ialah isu berat penunggang. 'Lelaki yang lebih kecil dari segi fizik sepatutnya dapat bersandar lebih banyak, ' kata Arkesteijn. ‘Mereka juga biasanya lebih tangkas, yang membantu.’
Allain tidak begitu pasti, menunjukkan bahawa walaupun berat penunggang penting 'sedikit', yang lebih penting ialah pusat jisim penunggang-tambah-basikal.
‘Akhirnya, itulah faktor yang paling penting,’ katanya. Pelumba yang lebih berat cenderung menjadi pelumba yang lebih tinggi, terutamanya dalam pro peloton, bermakna saiz bingkai mereka lebih besar dan pusat jisim mereka lebih tinggi. Anda juga perlu mengambil kira keadaan jalan raya. Jika anda mencapai had, rempuhan di jalan boleh menyebabkan kehilangan daya tarikan dan terjatuh.
Jalan di UK kadangkala lebih mencengkam berbanding sepupu Eropah tanah besar kami kerana ia lebih berliang untuk menyerap hujan dan menghalang permukaan licin. Itulah sebabnya jalan raya kita lebih kasar. Tetapi mereka selalunya lebih teruk dan dalam keadaan lebih teruk kerana kerosakan fros, oleh itu mengapa berbasikal dan memandu di Perancis adalah kegembiraan mutlak apabila kering.
Selepas semua itu, apakah sudut lean maksimum? Bagi profesor mekanikal dan kejuruteraan Jim Papadopoulos, itu tidak boleh dijawab sehingga anda memasukkan satu faktor terakhir – jejak.
Ini ialah garis khayalan yang diunjurkan ke bawah tiub pemandu ke tanah. Jika titik ini berada di hadapan titik sentuhan roda dengan tanah, ia dianggap 'positif' dan lebih stabil. Di belakang dan basikal lebih cenderung untuk terbalik. Jejak mengurangkan lebih banyak anda bersandar.
‘Penunggang basikal cenderung untuk kekal di kawasan jejak positif dan tidak melebihi 45° kurus, ' katanya. 'Ia biasanya kurang, walaupun apabila pusingan lebih besar daripada radius 5m, anda boleh mencapai 45°. Itu kerana jejak menjadi kurang isu – kemudian kita kembali kepada isu tarikan.’
Jadi 45° boleh dilakukan pada pusingan yang cepat, lebar, permukaan yang baik, tetapi dengan begitu banyak pembolehubah yang dimainkan, malangnya, tiada jawapan yang pasti. Sejauh mana anda boleh bersandar ialah kes percubaan dan ralat (mudah-mudahan tidak terlalu menyakitkan).
