Попытаюсь объяснить...
Сначала, немножко механики. Графики я возьму из интернета:
Итак: велосипед:
Колесо имеет ось поворота, и точку касания с поверхностью.
Когда мы поворачиваем руль велосипеда, мы прилагаем определенную силу к оси поворота, а масса велосипеда выражается в силе, приложенной к точке касания колеса с поверхностью. Вертикальная составляющая этой силы уходит в колесо (подвеску), а горизонтальная - сопротивляется повороту. Как результат двух сил (поворот оси, и масса велосипеда), колесо проскальзывает вбок, и точка касания отходит вбок от оси велосипеда. Как результат - велосипед поворачивает.
Одновременно с поворотом, происходит следующее: так как точка касания колеса и виртуальная точка пересечения оси поворота с землей не находятся на прямой, соединяющей две точки контакта велосипеда с поверхностью земли, трение приводит к возврату колеса в прямое положение.
Плечо верхней силы - это длинна "руля". Плечо нижней - расстояние между точкой касания колеса и предпологаемой точкой пересечения оси колеса и поверхностью. Чем больше плечо "нижней" силы, тем сильнее колесо "возвращается" назад при повороте, и тем труднее повернуть колесо.
Плечо "нижней" силы зависит от следующих параметров:
- Угол наклона рулевой - чем меньше угол, тем больше плечо.
- Диаметр колеса - чем больше колесо, тем больше плечо.
- Наклон велосипеда в продольной плоскости: если велосипед спускается, тогда точка касания переднего колеса ближе к точке пересечения рулевой оси с землей. Если велосипед поднимается, тогда дальше.
- Горизонтальное расстояние между виртуальной осью и точкой соединения колеса.
Выражается "нижнее плечо" следующей формулой:
Trail = (R_w *cos(A_h) - O_f)
----------------------
sin(A_h)
Где Rw - радиус колеса, Ah - угол рулевой колонки относительно горизонта и Of это расстояние передней втулки от виртуальной оси (fork offset or rake). Очевидно, что чем больше наклонен велосипед назад, тем больше A_h, таким образом, Trail стремиться к бесконечности (функция приближена к функции котангенса).
Подведем итоги:
- Для хорошей курсовой стабильноси лучше наклонять рулевую поменьше: 68-69 на плоскости, 64-65 для даунхиллеров.
- Для резкого управления имеет смысл наклонять рулевую побольше: 70-71 на плоскости, 71-72 на подьемах.
- Для больших колес углы рулевой значительно увеличиваются: Intense Spyder FRO 29 имеет угол рулевой 73, но рулится как 70.
Так что же с утверждением что велосипед "в гору не едет"?
А очень просто: Из вышесказанного получается что чем выше уклон в гору, тем больше плечо "нижней" силы, и тем сильнее велосипед сопротивляется поворотам при подьеме. Стабильность становиться очень низкой, велосипед постоянно "уводит" из стороны в сторону.
Источники (англ):
http://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle_and_motorcycle_dynamicshttp://en.wikipedia.org/wiki/Rake_%28angle%29
Language:
