Abbiamo tutti faticato su pendenze del 20%, 25%, persino 30%. Ma quanto dovrebbe essere ripida una strada prima che non sia percorribile in bicicletta?
È una cosa strana: la nostra ricerca della pendenza. È comune sentire i ciclisti vantarsi di aver conquistato i colli alpini che guidano senza sosta verso il cielo con pendenze del 20% su diversi chilometri, o punte fino al 40% al centro del tornante.
Ma ricordando che una pendenza del 100% rende solo una pendenza di 45° – un metro in verticale per un metro in orizzontale – sicuramente una pendenza che si avvicina al 100% non sarebbe impossibile da percorrere. Lo farebbe?
Abbiamo deciso di cercare gli esperti per scoprirlo.
Prima le cose. Quando diciamo "pendenza più ripida" non stiamo parlando di quei picchi bizzarri nella pendenza della strada o della piattaforma verticale di un half-pipe.
Possiamo solo considerare una pendenza persistente che un ciclista su strada può tentare di percorrere per un periodo di tempo ragionevole.
Stranamente, la potenza non è un fattore limitante per affrontare le salite più ripide, afferma Rhett Allain, professore di fisica alla Southeastern Louisiana University e blogger di lunga data per la rivista Wired.
'Se non ti interessa la velocità, puoi salire su qualsiasi pendenza con pochissima potenza fintanto che c'è abbastanza attrito,' dice.
'Ad esempio, puoi ottenere piccoli motorini per sollevare un carico molto pesante se usi abbastanza pulegge.'
Se riesci a creare il giusto rapporto di trasmissione sulla tua bici, anche con una potenza minima potresti salire su qualsiasi pendenza, in teoria.
La re altà è diversa. Un rapporto di trasmissione che ti permettesse di scalare pendenze follemente ripide richiederebbe di girare le gambe come un matto mentre ti muovi solo in avanti. Presto cadresti.
Allain imposta la velocità minima a cui vorresti affrontare una salita come velocità di camminata, ovvero circa due metri al secondo. Secondo i suoi calcoli (che sono un po' troppo complicati per essere discussi qui), pone l'inclinazione massima per una potenza di 422 watt a una velocità di 2 m/s (4,5 mph) come 40%.
Quindi il 40% potrebbe essere il punto in cui il potere umano trova la sua corrispondenza in una pendenza – oltre a questo potresti anche camminare. Ma per quelli di noi meno interessati alla praticità e più interessati a dimostrare che non possiamo essere battuti dalla pendenza, deve essere possibile salire una pendenza maggiore del 40% se siamo preparati ad andare abbastanza piano.
Ciò che vogliamo sapere è a quale angolo le leggi della fisica ci impediranno di arrampicarci indipendentemente dalla nostra potenza o dal rapporto di trasmissione.
Priorità di bilanciamento
Se dovessimo salire su una collina che diventa sempre più ripida, deve arrivare un punto in cui ci ricaveremmo semplicemente all'indietro.
'Se prendi una bici come tre punti, il centro di massa e i due punti di contatto [le ruote], se l'asse verticale del centro di massa va oltre uno di questi due punti di contatto la bici si rib alterà, ' dice Allain.
Keith Bontrager, un pioniere nel ruolo del baricentro [CG] nell'adattamento alla bicicletta, spiega: "Non è semplice trovare il baricentro del ciclista con mezzi meccanici".
Ma mette il baricentro di un ciclista in arrampicata su una linea "2-3 cm dietro il perno del pedale nella posizione del pedale a ore nove".
Secondo i nostri calcoli (abbastanza non scientifici) riteniamo che il ciclista medio, seduto normalmente, avrebbe un baricentro circa 58 cm avanti e 120 cm sopra il punto in cui la ruota posteriore tocca la strada.
Ora, per capire il punto in cui il ciclista cadrebbe all'indietro, dobbiamo fare un po' di trigonometria. (Se sei interessato: angolo di inclinazione=90 – (Tan-1 (altezza CG ÷ ruota posteriore a CG orizzontale).
Da ciò, otteniamo la risposta di un punto di svolta di 25,8°, o 48%. Quindi ecco qua, la pendenza più ripida in assoluto è un misero 48%. O è?
Quando l'angolo diventa ripido, è improbabile che ti siedi "normalmente". Bontrager sostiene: "Un ciclista impedisce il rib altamento sporgendosi in avanti su salite molto ripide. Questo è comune per i ciclisti MTB.'
Quindi abbiamo ricalcolato basandoci su un ciclista che si estendeva il più possibile sopra le barre e abbiamo trovato una nuova pendenza massima di 41°, o 86,9%.
Ovviamente, piegarsi così in avanti su un pendio rimuoverà un po' di trazione dalla gomma posteriore, causando probabilmente uno scivolamento allarmante della bici lungo il pendio. Il che ci porta alla principale restrizione nella nostra ricerca della pendenza: la trazione.
Scivola scivolando via
Per muoverti su una bicicletta, è necessario che l'attrito si opponga al movimento del pneumatico. All'aumentare dell'inclinazione, l'attrito si riduce poiché le due superfici vengono spinte insieme meno intensamente dalla gravità. C
hristian Wurmbäck, product manager di Continental, afferma: "Direi che l'aderenza del pneumatico sarà la prima cosa a fallire su una pendenza molto ripida".
Ma trovare l'esatto punto di svolta è difficile. Per cominciare, dobbiamo conoscere il coefficiente di attrito di uno pneumatico, essenzialmente quanto è appiccicoso.
Non è facile da determinare, come spiega Wurmbäck: Non puoi davvero dirlo. Dipende dalla superficie, se è bagnata o asciutta. L'idea che ci sia un numero che dia una presa teorica per tutte le condizioni – in re altà non esiste.'
Quindi, sebbene la re altà possa essere più complessa, le stime del coefficiente di attrito per la gomma pura sull'asf alto variano da 0,3 sul cemento bagnato fino a 0,9.
Il calcolo del professor Allain, basato su un coefficiente di attrito stimato di 0,8 (che descrive come "ottimista") pone l'angolo massimo che la trazione del pneumatico tollererebbe a 38,7°, ovvero circa l'80%.
Perdere la presa
All'80% ciò rende già la trazione degli pneumatici il primo punto di rottura, ma questa potrebbe comunque essere una sopravvalutazione della possibile pendenza. Il coefficiente di 0,8 si basa sull'idea di uno pneumatico interamente in gomma, cosa rara.
Wurmbäck afferma: Vogliamo che lo pneumatico sia più rigido e più duraturo di quanto sarebbe la gomma pura. Se hai uno pneumatico super rigido, non aderisce bene alla strada.'
Inoltre, pendenze superiori al 30% richiedono spesso una pavimentazione in cemento anziché asf alto, per cui le stime per un coefficiente di attrito con la gomma sono più vicine a 0,6 quando è in movimento.
Riportando questa cifra nell'equazione di Allain, la trazione potrebbe fallire al 60%. Questo senza entrare nella complessità della distribuzione del peso tra le ruote data la posizione di salita radicale che un ciclista deve adottare.
Wurmbäck dice: Ci sono modi per aumentare drasticamente l'attrito, come mettere la colla sulla superficie. Ma in termini più pratici, vuoi una gomma calda e una superficie calda, in una giornata calda, con meno gonfiaggio delle gomme con una gomma larga.'
Oltre al coefficiente c'è anche la superficie, creata dal profilo del pneumatico, da considerare. Ma probabilmente avremmo bisogno di un altro paio di pagine anche per grattare la superficie di quella.
Quindi molteplici fattori fluttuanti giocano un ruolo nel limitare la pendenza della salita ciclabile più vertiginosa. Ma se la tua marcia, la tua potenza e la tua posizione di arrampicata radicale ti consentono di andare a nord di una pendenza del 60%, puoi probabilmente aspettarti che la tua trazione ti deluderà da un momento all' altro.
A meno che tu non abbia una pentola di colla a portata di mano.
