एक तकनीकी पाठ्यक्रम के लिए अच्छे कॉर्नरिंग कौशल की आवश्यकता होती है। लेकिन, भौतिकी के अनुसार, डेक से टकराने से पहले आप अपनी बाइक को कितनी दूर तक टिप सकते हैं?
साइंटिस्ट इस बात को लेकर उलझन में हैं कि ये ओल्ड पेनी फार्थिंग के दिनों से साइकिल का संतुलन क्या बनाता है। कई विशेषज्ञों ने सुझाव दिया कि वे कताई हुप्स साइकिल को जाइरोस्कोप की तरह व्यवहार करते हैं, लेकिन यह इतना आसान नहीं है। नॉटिंघम विश्वविद्यालय के इंजीनियरों के एक समूह ने 25 अलग-अलग चरों की पहचान की, जो साइकिल की गति को प्रभावित करते हैं, जिसका हवाला देते हुए, 'एक सरल व्याख्या संभव नहीं लगती है क्योंकि दुबला और स्टीयर प्रभावों के संयोजन से जुड़ा होता है, जिसमें जीरोस्कोपिक प्रीसेशन, पार्श्व जमीन-प्रतिक्रिया बल शामिल हैं आगे के पहिये पर, स्टीयरिंग अक्ष के पीछे जमीनी संपर्क बिंदु, गुरुत्वाकर्षण और जड़त्वीय प्रतिक्रियाएँ…'
जो ज्ञात है वह यह है कि जब तक एक बाइक लगभग 14kmh (9mph) की गति से चलती है, तब तक वह सवार की उपस्थिति के बिना सीधी रह सकती है। लेकिन फिर, वैज्ञानिक इसकी व्याख्या नहीं कर सकते कि क्यों।
उस पृष्ठभूमि के खिलाफ, एक मोड़ के अतिरिक्त आयाम में फेंकना और उस कोण की गणना करना जो आप टरमैक से टकराने से पहले कॉर्नरिंग करते समय झुक सकते हैं, स्पष्ट रूप से एक जटिल मामला है। सही परिस्थितियों में 45° का कोण देखना संभव है, लेकिन हम उस बिंदु तक कैसे पहुँचते हैं?
'हम जानते हैं कि बाइक और सवार पर तीन वास्तविक ताकतें काम कर रही हैं,' रेहट एलन, उत्सुक साइकिल चालक और अमेरिका में दक्षिणपूर्वी लुइसियाना विश्वविद्यालय में भौतिकी के सहयोगी प्रोफेसर कहते हैं।
‘बाइक और सवार को नीचे धकेलने वाला गुरुत्वाकर्षण बल है; एक सड़क ऊपर की ओर धकेल रही है, जिसे हम "सामान्य" बल कहते हैं, और एक घर्षण बल है जो बाइक को उस वृत्ताकार पथ के केंद्र की ओर धकेलता है जिसमें वह आगे बढ़ रही है।'
फर्जी बल
केन्द्रापसारक बल भी है।एलेन कहते हैं, 'इसका असर होता है लेकिन यह एक नकली ताकत है।' कई भौतिकविदों का तर्क है कि केन्द्रापसारक बल मौजूद नहीं है और यह केवल सेंट्रिपेटल बल की कमी है - एक आवक-खींचने वाला बल जो बाइक को कक्षा में रखने के लिए उपग्रह पर अंदर की ओर खींचने वाले गुरुत्वाकर्षण के समान एक सर्कल में चलता है।
इसकी गणना समीकरण F=mv2/r द्वारा की जाती है, जहां F अभिकेन्द्रीय बल (न्यूटन) है, m बाइक और सवार (किलोग्राम) का द्रव्यमान है, v है वेग (m/s) और r कोने की त्रिज्या मीटर में है।
मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में इंजीनियरिंग के एमेरिटस प्रोफेसर डेविड विल्सन कहते हैं, 'एक मोड़ की सवारी करने की भौतिकी यह है कि आप इसे रेडियल रूप से तेज करके करते हैं, जो कि सेंट्रिपेटल फोर्स के नीचे है।
‘टायरों से बल आना पड़ता है। बाइक को झुकना पड़ता है ताकि टायर और रेडियल बल से प्रतिक्रिया का संयोजन बाइक प्लस सवार के परिणामी बल के अनुरूप हो।'
यह भी महत्वपूर्ण है कि आप कितनी दूर झुक सकते हैं, घर्षण का गुणांक है, जो दो निकायों के बीच घर्षण बल और उन पर लगाए गए बल का अनुपात है - इस मामले में टायर और टरमैक।
अधिकांश शुष्क पदार्थों का घर्षण मान 0.3 और 0.6 के बीच होता है, जबकि टरमैक के संपर्क में आने वाला रबर एक और दो के बीच का आंकड़ा उत्पन्न कर सकता है। जब सतहें एक दूसरे के सापेक्ष गति कर रही होती हैं - साइकिल चलाने के अनुसार - यह आंकड़ा थोड़ा कम हो जाता है।
बाइक को सीधा रखने के लिए, साइड फोर्स (सेंट्रिपेटल) को घर्षण के गुणांक के बराबर होना चाहिए, और यह आंकड़ा आश्चर्यजनक रूप से बड़ा हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक 10 किलो बाइक पर 70 किलो का सवार, 20 मीटर की त्रिज्या के साथ वक्र के चारों ओर 20 मील प्रति घंटे की गति से 316 न्यूटन के अभिकेंद्र बल का अनुभव करता है।
यह बल टायरों से उत्पन्न होता है, और यदि बल नहीं होता, तो बाइक और सवार एक सीधी रेखा में चलते रहते।
कुछ प्रभावशाली त्रिकोणमितीय गणनाओं का उपयोग करना जो एक पूरी किताब को भर देगा, घर्षण का गुणांक अधिकतम झुकाव कोण के स्पर्शरेखा कार्य के बराबर है।
एबरिस्टविथ विश्वविद्यालय में खेल विज्ञान के व्याख्याता मार्को अर्केस्टियन कहते हैं, 'घर्षण के गुणांक से अधिक होने पर पहिया फिसल जाएगा।' 'यह घर्षण बल बढ़ने के कारण हो सकता है [उदाहरण के लिए एक कोने के माध्यम से रेखा को कसने के कारण] या सामान्य बल कम होने के कारण [सड़क में एक अवसाद के कारण]।'
सतह में बदलाव के कारण घर्षण का गुणांक भी बदल सकता है। इसलिए सफेद रेखा पर कॉर्नरिंग करना खतरनाक हो सकता है। Arkesteijn कहते हैं, 'गीले में यह विशेष रूप से सच है।' 'पेंट कम झरझरा होता है इसलिए पानी बिखरता नहीं है।'
राइडर का वजन
मामले को और जटिल बनाने के लिए राइडर के वजन का मुद्दा है। Arkesteijn कहते हैं, 'भौतिकी के लिहाज से, छोटे लोगों को अधिक दुबला होना चाहिए। 'वे आमतौर पर अधिक चुस्त होते हैं, जो मदद करता है।'
एलैन इतना निश्चित नहीं है, यह सुझाव देते हुए कि राइडर का वजन 'थोड़ा सा' मायने रखता है, राइडर-प्लस-बाइक के द्रव्यमान का केंद्र अधिक महत्व रखता है।
'आखिरकार, यही सबसे महत्वपूर्ण कारक है,' वे कहते हैं। भारी सवार लंबे सवार होते हैं, विशेष रूप से प्रो पेलोटन में, जिसका अर्थ है कि उनके फ्रेम आकार बड़े होते हैं और उनके द्रव्यमान का केंद्र अधिक होता है। आपको सड़क की स्थिति को भी ध्यान में रखना होगा। यदि आप सीमा पर हैं, तो सड़क पर एक टक्कर से कर्षण का नुकसान हो सकता है और गिर सकता है।
यूके की सड़कें कभी-कभी हमारे मुख्य भूमि यूरोपीय चचेरे भाइयों की तुलना में अधिक खराब होती हैं क्योंकि वे बारिश को अवशोषित करने और फिसलन वाली सतह को रोकने के लिए अधिक छिद्रपूर्ण होते हैं। इसलिए हमारी सड़कें खुरदरी हैं। लेकिन ठंढ से होने वाले नुकसान के कारण वे अक्सर ऊबड़-खाबड़ और बदतर स्थिति में होते हैं, इसलिए फ्रांस में साइकिल चलाना और ड्राइविंग करना एक परम आनंद है जब यह सूखा होता है।
आखिर वह अधिकतम लीन एंगल क्या है? मैकेनिकल और इंजीनियरिंग प्रोफेसर जिम पापाडोपोलोस के लिए, इसका उत्तर तब तक नहीं दिया जा सकता जब तक आप एक अंतिम कारक - निशान में फेंक नहीं देते।
यह एक काल्पनिक रेखा है जो स्टीयरर ट्यूब के नीचे जमीन पर प्रक्षेपित होती है। यदि यह बिंदु जमीन के साथ पहिया संपर्क बिंदु के सामने है, तो इसे 'सकारात्मक' माना जाता है और यह अधिक स्थिर होता है। पीछे और बाइक के पलटने की संभावना अधिक है। आप जितना झुकते हैं, पगडंडी कम करती है।
'साइकिल चालक सकारात्मक निशान क्षेत्र में रहते हैं और 45 डिग्री से अधिक दुबले नहीं होते हैं, ' वे कहते हैं। 'यह आमतौर पर कम होता है, हालांकि जब मोड़ 5 मीटर त्रिज्या से अधिक होता है, तो आप 45 डिग्री तक पहुंच सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि निशान एक मुद्दे से कम हो जाता है - फिर हम कर्षण के मुद्दे पर लौट आते हैं।'
तो 45° एक तेज़, चौड़े, अच्छी तरह से सामने वाले मोड़ पर संभव है, लेकिन खेल में इतने सारे चर के साथ, दुर्भाग्य से, कोई निश्चित उत्तर नहीं है। आप कितनी दूर झुक सकते हैं यह परीक्षण का मामला है और (उम्मीद है कि बहुत दर्दनाक नहीं) त्रुटि।
