Teknik bir kurs, iyi viraj alma becerileri gerektirir. Ancak fiziğe göre, güverteye çıkmadan önce bisikletinizi ne kadar uzağa yatırabilirsiniz?
Bilim adamları, eski kuruşluk günlerinden beri bisikleti dengede tutan şeyin ne olduğu konusunda kafa karıştırıyorlar. Pek çok uzman, dönen çemberlerin bisikleti bir jiroskop gibi davranmasını sağladığını öne sürdü, ancak bu o kadar basit değil. Nottingham Üniversitesi'nden bir grup mühendis, bir bisikletin hareketini etkileyen 25 ayrı değişkeni tanımlayarak, 'Basit bir açıklama mümkün görünmüyor çünkü yalın ve direksiyon, jiroskopik presesyon, yanal yer reaksiyon kuvvetleri dahil olmak üzere bir dizi etkiyle birleşiyor. ön tekerlekte, direksiyon ekseninin arkasındaki zemin temas noktası, yerçekimi ve atalet reaksiyonları…'
Bilinen şey, bir bisikletin yaklaşık 14kmh (9mph) hızla hareket ettiği sürece, bir sürücü olmadan dik durabileceğidir. Ama yine de bilim adamları nedenini açıklayamıyor.
Bu arka plana karşı, bir virajın eklenen boyutunu atmak ve viraj alırken eğilebileceğiniz açıyı asf alta çarpmadan önce hesaplamak açıkça karmaşık bir meseledir. Doğru koşullarda 45°'lik açıları görmek mümkün ama o noktaya nasıl geleceğiz?
ABD'deki Güneydoğu Louisiana Üniversitesi'nde hevesli bisikletçi ve fizik doçenti Rhett Allain, 'Bisiklete ve biniciye etki eden üç gerçek güç olduğunu biliyoruz' diyor.
'Bisikleti ve biniciyi aşağı iten yerçekimi kuvveti var; "normal" kuvvet dediğimiz yukarı iten bir yol var ve bisikleti hareket ettiği dairesel yolun merkezine doğru iten bir sürtünme kuvveti var.'
Sahte güç
Ayrıca merkezkaç kuvveti var. Allain, “Bunun bir etkisi var ama sahte bir güç” diyor. Pek çok fizikçi, merkezkaç kuvvetinin var olmadığını ve sadece merkezcil kuvvet eksikliği olduğunu iddia ediyor - bisikletin yörüngede tutmak için bir uyduyu içe doğru çeken yerçekimine benzer bir daire içinde hareket etmesini sağlayan içe doğru çekme kuvveti.
F=mv2/r denklemi ile hesaplanır, burada F merkezcil kuvvettir (Newton), m bisikletin ve binicinin kütlesidir (kg), v hız (m/s) ve r, köşenin metre cinsinden yarıçapıdır.
'Bir dönüşün fiziği, bunu merkezcil kuvvete bağlı olarak radyal olarak içe doğru hızlanarak yapmanızdır,' diyor Massachusetts Institute of Technology'de emekli mühendislik profesörü David Wilson.
'Güç lastiklerden gelmeli. Bisikletin, lastiğin tepkisi ile radyal kuvvetin kombinasyonunun, bisiklet ve sürücünün ortaya çıkan kuvvetiyle aynı doğrultuda olması için eğilmesi gerekir.'
Ayrıca, ne kadar uzağa yaslanabileceğinizin anahtarı, iki cisim arasındaki sürtünme kuvveti ile bunlara uygulanan kuvvetin oranı olan sürtünme katsayısıdır - bu durumda lastik ve asf alt.
Çoğu kuru malzemenin sürtünme değerleri 0,3 ile 0,6 arasındayken, asf alt ile temas eden kauçuk bir ile iki arasında bir rakam üretebilir. Yüzeyler birbirine göre hareket ettiğinde – döngüye göre – bu rakam biraz azalır.
Bisikletin dik durması için yan kuvvet (merkezcil) sürtünme katsayısına eşit olmalıdır ve bu rakam şaşırtıcı derecede büyük olabilir. Örneğin, 20m yarıçaplı bir virajda 20mph hızla giden 10kg'lık bir bisikletteki 70kg'lık bir sürücü, 316 Newton'luk bir merkezcil kuvvete maruz kalır.
Bu kuvvet lastikler tarafından oluşturulmalıdır ve kuvvet olmasaydı, bisiklet ve sürücü düz bir çizgide devam ederdi.
Bütün bir kitabı dolduracak bazı etkileyici trigonometrik hesaplamaları kullanarak, sürtünme katsayısı maksimum eğim açısının tanjant fonksiyonuna eşittir.
'Sürtünme katsayısı aşıldığında tekerlek kayar,' diyor Aberystwyth Üniversitesi'nde spor bilimi öğretim görevlisi Marco Arkesteijn. 'Bu, sürtünme kuvvetinin artmasından [örneğin, bir köşeden geçen çizginin sıkılmasından dolayı] veya normal kuvvetin azalmasından [örneğin, yoldaki bir çöküntü nedeniyle] olabilir.'
Sürtünme katsayısı, yüzeydeki bir değişiklik nedeniyle de değişebilir. Bu yüzden beyaz bir çizgide viraj almak tehlikeli olabilir. Arkesteijn, "Bu özellikle ıslak zeminde geçerlidir" diyor. 'Boya daha az gözeneklidir, bu nedenle su dağılmaz.'
Sürücü ağırlığı
Konuları daha da karmaşık hale getirmek, binici ağırlığı meselesidir. Arkesteijn, "Fiziksel olarak daha küçük adamlar daha fazla eğilebilmeli" diyor. "Ayrıca genellikle daha çeviktirler, bu da yardımcı olur."
Allain o kadar kesin değil, bu da binici ağırlığının "biraz" önemli olmasına rağmen, daha önemli olanın binici artı bisikletin kütle merkezi olduğunu öne sürüyor.
'Nihayetinde, en önemli faktör bu,' diyor. Daha ağır biniciler, özellikle pro pelotonda daha uzun biniciler olma eğilimindedir, bu da kasa boyutlarının daha büyük ve kütle merkezlerinin daha yüksek olduğu anlamına gelir. Ayrıca yol koşullarını da hesaba katmanız gerekir. Sınırdaysanız, yoldaki bir tümsek çekiş kaybına ve düşmeye neden olabilir.
Birleşik Krallık yolları bazen anakaradaki Avrupalı kuzenlerimizin yollarından daha kavrayıcıdır çünkü yağmuru emmek ve kaygan bir yüzeyi önlemek için daha gözeneklidir. Bu yüzden yollarımız daha engebeli. Ancak don hasarı nedeniyle genellikle daha engebeli ve daha kötü durumdalar, bu nedenle Fransa'da bisiklete binmek ve araba kullanmak kuru havalarda mutlak bir keyif veriyor.
Tüm bunlardan sonra, maksimum yatış açısı nedir? Makine ve mühendislik profesörü Jim Papadopoulos için bu, son bir faktör olan iz bırakmadan yanıtlanamaz.
Bu, yönlendirme borusundan yere doğru yansıtılan hayali bir çizgidir. Bu nokta tekerleğin zeminle temas noktasının önündeyse 'pozitif' kabul edilir ve daha kararlıdır. Arkada ve bisikletin devrilme olasılığı daha yüksektir. İz, eğildikçe azalır.
'Bisikletçiler pozitif iz bölgesinde kalma eğilimindedir ve 45 derecelik eğimi geçmezler 'diyor. 'Genellikle daha azdır, ancak dönüş 5m yarıçaptan daha büyük olduğunda, 45°'ye ulaşabilirsiniz. Bunun nedeni, patikanın daha az sorun haline gelmesidir - sonra çekiş konusuna geri döneriz.'
Yani 45° hızlı, geniş, iyi yüzeyli bir dönüşte mümkündür, ancak çok fazla değişken söz konusu olduğunda, ne yazık ki kesin bir cevap yoktur. Ne kadar uzağa yaslanabileceğiniz bir deneme ve (umarım çok acı verici değildir) bir hatadır.
