Vi har alle kæmpet op ad skråninger på 20 %, 25 %, endda 30 %. Men hvor stejl skal en vej være, før den ikke kan bestiges på cykel?
Det er en mærkelig ting – vores stræben efter stejlhed. Det er almindeligt at høre ryttere prale af at erobre alpine cols, der ubønhørligt kører mod himlen i stigninger på 20 % over flere kilometer eller spidser på op til 40 % i midten af hårnålen.
Men husk, at en 100 % hældning kun giver en 45° hældning – en meter lodret for en meter vandret – ville en stejlhed, der nærmer sig 100 %, ikke være umulig at ride. Ville det?
Vi besluttede at opsøge eksperterne for at finde ud af det.
Først ting først. Når vi siger 'den stejleste hældning', taler vi ikke om de freakish pigge i vejens stejlhed eller den lodrette platform på en half-pipe.
Vi kan kun overveje en vedvarende hældning, som en landevejscyklist kan forsøge at køre på i et rimeligt tidsrum.
Mærkeligt nok er magt ikke en begrænsende faktor for at tackle de stejleste stigninger, siger Rhett Allain, professor i fysik ved Southeastern Louisiana University og mangeårig blogger for magasinet Wired.
‘Hvis du er ligeglad med hastighed, kan du gå op ad enhver stigning med meget lidt kraft, så længe der er nok friktion,' siger han.
‘Du kan f.eks. få små små motorer til at løfte en meget tung belastning, hvis du bruger nok remskiver.’
Hvis du kan skabe det rigtige udvekslingsforhold på din cykel, så kan du selv med et minim alt kraftudbytte klatre op ad enhver gradient – i teorien.
Virkeligheden er anderledes. Et gearforhold, der gjorde det muligt for dig at forcere sindssygt stejle stigninger, ville kræve, at du snurrede benene som en gal, mens du kun kryber fremad. Du ville snart vælte.
Allain angiver den minimumshastighed, du gerne vil tackle en stigning med, som ganghastighed, eller omkring to meter i sekundet. Ved sine beregninger (som er lidt for indviklede til at diskutere her), placerer han den maksimale hældning for en effekt på 422 watt ved en hastighed på 2m/s (4,5mph) til 40%.
Så 40 % kan være der, hvor menneskelig kraft finder sit match i en skråning – derudover kan du lige så godt gå. Men for dem af os, der er mindre interesserede i praktiske forhold og mere interesserede i at bevise, at vi ikke kan slås af gradienter, skal det være muligt at forcere en stigning på mere end 40 %, hvis vi er parate til at gå langsomt nok.
Det, vi gerne vil vide, er, i hvilken vinkel fysikkens love vil forhindre os i at kunne klatre uanset vores udgangseffekt eller gearforhold.
Balanceringsprioriteter
Hvis vi skulle køre op ad en bakke, der blev stejlere og stejlere, må der komme et punkt, hvor vi simpelthen ville vælte baglæns.
'Hvis du tager en cykel som tre punkter, massecentret og de to kontaktpunkter [hjulene], så vil cyklen tippe, hvis den lodrette akse for massecentret går ud over et af disse to kontaktpunkter, ' siger Allain.
Keith Bontrager, en pioner i rollen som tyngdepunkt [CG] i cykelpasning, forklarer: "Det er ikke nemt at finde rytterens CG med mekaniske midler."
Men han sætter en klatrende rytters CG på en linje '2-3 cm bag pedalspindelen ved pedalpositionen klokken ni'.
Ved vores egne (temmelig uvidenskabelige) beregninger regner vi med, at den gennemsnitlige rytter, der sidder norm alt, ville have en tyngdepunkt ca. 58 cm foran og 120 cm over det punkt, hvor baghjulet rører vejen.
Nu, for at finde ud af det punkt, hvor rytteren ville falde baglæns, skal vi lave en lille trigonometri. (Hvis du er interesseret: hældningsvinkel=90 – (Tan-1 (højden af CG ÷ baghjul til vandret CG).
Derfra får vi svaret på et tippepunkt på 25,8°, eller 48 %. Så der er den absolut stejleste stigning på sølle 48%. Eller er det?
Når vinklen bliver stejl, er det usandsynligt, at du sidder 'norm alt'. Bontrager hævder: 'En rytter forhindrer at vælte ved at læne sig fremad på meget stejle stigninger. Dette er almindeligt for MTB-ryttere.'
Så vi genberegnet baseret på, at en rytter blev strakt ud over stængerne så meget som muligt, og vi fandt en ny maksimal hældning på 41°, eller 86,9%.
Selvfølgelig vil det at læne sig så langt frem på en skråning fjerne noget trækkraft fra bagdækket, hvilket muligvis får cyklen til at glide alarmerende ned ad bjergsiden. Hvilket bringer os til hovedbegrænsningen i vores søgen efter stejlhed: trækkraft.
Glid glider væk
For overhovedet at bevæge sig på en cykel, har du brug for friktion for at modvirke bevægelsen af dækket. Efterhånden som hældningen øges, reduceres friktionen, da de to overflader bliver skubbet mindre intenst sammen af tyngdekraften. C
hristian Wurmbäck, produktchef for Continental, siger: 'Jeg vil sige, at dækkets greb vil være den første ting, der fejler på en meget stejl stigning.'
Men det er svært at finde det nøjagtige vendepunkt. Til at begynde med skal vi kende friktionskoefficienten for et dæk – i bund og grund hvor klæbrigt det er.
Det er ikke let at afgøre, som Wurmbäck forklarer: 'Du kan ikke rigtig sige. Det afhænger af overfladen, om den er våd eller tør. Tanken om, at der er ét tal, der giver et teoretisk greb for alle forhold – det eksisterer ikke rigtigt.’
Så selvom virkeligheden kan være mere kompleks, varierer estimaterne for friktionskoefficienten for ren gummi på asf alt fra 0,3 på våd beton op til 0,9.
Professor Allains beregning, baseret på en estimeret friktionskoefficient på 0,8 (som han beskriver som 'optimistisk') sætter den maksimale vinkel, som dækkets trækkraft ville tolerere, til 38,7°, eller omkring 80%.
Mister grebet
Ved 80 % gør det allerede trækkraft af dæk til det første fejlpunkt, men dette kan stadig være en overvurdering af mulig stejlhed. Koefficienten på 0,8 er afhængig af ideen om et helgummidæk, hvilket er sjældent.
Wurmbäck siger: 'Vi ønsker, at dækket skal være stivere og længere holdbart, end rent gummi ville være. Hvis du har et superstift dæk, klæber det ikke så godt til vejen.’
Hertil kommer, at hældninger på mere end 30 % ofte kræver betonbelægning frem for asf alt, for hvilke estimater for en friktionskoefficient med gummi er tættere på 0,6, når de er i bevægelse.
Hvis man sætter det tal tilbage i Allains ligning, kan trækkraften svigte med 60 %. Det er uden at komme ind på kompleksiteten af vægtfordelingen mellem hjulene givet den radikale klatreposition, en rytter skal indtage.
Wurmbäck siger: 'Der er måder at øge friktionen drastisk på - som at lægge lim på overfladen. Men i mere praktiske termer vil du have et varmt dæk og en varm overflade på en varm dag med mindre dækpumpe med et bredt dæk.’
Ud over koefficienten er der også overfladeareal, skabt af dækprofilen, at overveje. Men vi ville nok have brug for et par sider til for overhovedet at ridse overfladen på den.
Så flere, fluktuerende faktorer spiller en rolle i at begrænse stejlheden af den mest svimlende cykelstigning. Men skulle din gearing, kraft og radikale klatreposition give dig mulighed for at gå nord for en stigning på 60 %, kan du sandsynligvis forvente, at din trækkraft svigter dig når som helst.
Medmindre du har en gryde lim ved hånden.
