Het nemen van een bocht is een prachtig fysisch experiment. Een bocht nemen is een gecontroleerde manier van vallen. Fysisch gezien gebeurt het nemen van een bocht in drie fasen. In de eerste fase rijden we gewoon recht uit maar schatten we de bocht in, m.a.w. we trachten te schatten hoe groot de straal is van de cirkel die we moeten volgen en we schatten in hoe snel we deze kunnen nemen. De fysica kan ons exact bereken dat er slecht één enkele optimale combinatie is voor de snelheid, de kromtestraal, en de hoek waaronder we zullen leunen om door deze bocht te gaan. Zelfs zonder de formules te kennen zal een fietser uit ondervinding een goede schatting kunnen maken van hetgeen hij in fase twee zal moeten doen. In fase twee moeten we tegensturen; indien we een bocht naar rechts nemen, moeten we eerst naar links sturen. Het is totaal onmogelijk een bocht te nemen zonder tegensturen. Soms doen we dit heel bewust b.v. om een tramrail te kruisen zullen we een korte ruk naar een kant geven om vervolgens naar de andere kant scherp over de rail te rijden. Dat dit tegensturen absoluut noodzakelijk is blijkt ook uit ons gedrag wanneer we al te dicht naast een stoeprand fietsen. Dan voelen we ons in gevaar omdat we alleen weg raken van deze stoep door eerst naar de stoep toe te sturen.
De drie fasen in het nemen van een bocht.
|
Dit tegensturen kan gebeuren hetzij door een ruk aan het stuur, hetzij door de
schouders en eventueel een knie naar de binnenkant van de te nemen bocht te
kantelen. Daardoor zal de fiets hellen naar de buitenkant en door de actie van
de positieve naloop stuurt de fiets automatisch naar buiten. Waarvoor dient de
tegensturing? De bedoeling is ons te doen vallen, door de fiets naar een
kant te sturen terwijl ons lichaam rechtuit gaat. Op deze manier komen we in de
derde fase namelijk deze waarin we onszelf in onevenwicht hebben gebracht en we
gaan overhellen naar de binnenbocht. Dit ''liggen in de bocht'' is dus alleen
mogelijk indien we eerst naar buiten hebben gestuurd.
| Wanneer we in de tegenstuur-fase gehinderd worden, of indien we niet voldoende tegenstuur hebben veroorzaakt, dan snijden we de bocht verkeerd aan en kunnen we nog heel moeilijk corrigeren. Johan Bruyneel heeft dit ongewild aangetoond in 1995 in de afdaling van de Cornet de Rosselend. Daar zette hij een bocht naar links te breed in, en zag zich naar een afgrond rijden. In deze omstandigheden is de enig mogelijke redding opnieuw tegensturen, dus extra naar de afgrond toe sturen. Dit is technisch misschien wel mogelijk, maar psychologisch is het niet, en dus ging Johan recht de dieperik in! Gelukkig zonder veel erg! |
Heb je enige controle over de hoek waaronder je in de bocht ligt? Helemaal niet.
Bij een bepaald traject, te nemen aan een bepaald snelheid hoort slechts
één mogelijke schuine ligging, die bovendien onafhankelijk is van de grootte of gewicht van de persoon. Hoe groter je snelheid, en hoe korter de
bocht, hoe schuiner je zal liggen. Iedere afwijking van de ideale ligging leidt
tot een catastrofe. De tangens van de hoek
waaronder je ligt wordt berekend door een eenvoudige formule
|
Is dit de hele waarheid en
niets dan de waarheid?
|
![]() |
Hoe schuin kan je eigenlijk wel liggen?
De nodige
middelpuntzoekende kracht kan maximaal gelijk worden aan je gewicht
vermenigvuldigd met de statische wrijvingscoëfficiënt
van het contact tussen de
band en het wegdek, dus;
![]()
Deze wrijvingscoëfficiënt is ongeveer gelijk aan 1
voor een contact tussen rubber en asfalt, en in dit geval is de maximale hoek
waaronder je door de bocht kan scheuren gelijk aan 45 graden.
Bij een schuinere
ligging zal je grip of adhesie verliezen en onherroepelijk uitschuiven. Op nat
wegdek is de wrijvingscoëfficiënt kleiner, en dus ook de snelheid en de
hellingshoek waarmee we de bocht kunnen nemen. Op nat asfalt is de
maximale hellingshoek ongeveer 35 graden
Wat betekent "zich in de bocht werpen"?
De behendigheid waarmee de fietser de bocht in duikt wordt bepaald door de
snelheid van de overgang tussen de tegenstuurfase en de ligfase. Door het
tegensturen veroorzaken we een initiëel leunhoekje (θ0).
De overgang van deze beginhoek naar de uiteindelijke
leunhoek voor de bocht, zoals nodig is volgens de gegeven formule, wordt bepaald
door de hoekversnelling
![]()
Deze hoekversnelling wordt berekend als;
![]()
Om snel en behendig de bocht in te duiken
hebben we een grote leunhoekversnelling nodig. Dit bekomen we door hetzij een
stevig tegensturen , d.w.z. een grote waarde voor sin(θ0),
hetzij voor een kleine waarde van de afstand
L tussen het steunpunt en het zwaartepunt, dus voor een kleine renner op een
klein fietsje.
Met de beste wil van de wereld kan een grote renner zoals Boonen
niet even snel een scherpe bocht in duiken als de krekel Bettini! Merken we ook
op dat dit helemaal niks te maken heeft met het gewicht van de renner.
Om dit verschil in leunhoekversnelling te illustreren kan je
zelf een experimentje doen. Neem twee bezemstelen waarover je
een zelfde gewicht schuift, bijvoorbeeld op een
vierde van de lengte. Zet deze
twee bezemstelen rechtop naast elkaar, één met het extra gewicht bovenaan, de
andere met het gewicht onderaan. Zet ze lichtjes schuin en laat ze dan samen
omvallen. In het eerste geval is de afstand R groter dan in het tweede geval en
niettegenstaande de twee bezemstelen de zelfde massa hebben, zal je zien
dat deze met het gewicht bovenaan trager neervalt dan deze met het gewicht
onderaan. .Zelfs indien je verschillende gewichten gebruikt zal nog steeds deze
met het gewicht onderaan sneller omvallen
Algemeen wordt ook aangenomen dat getrainde ligfietsers sneller kunnen dalen dan
zitfietsers. Immers, hun zwaartepunt ligt bijzonder laag en bovendien hebben ze minder luchtweerstand. Ligfietsers zijn dus
zeer wendbaar.
In zeker opzicht is een fiets in de bocht analoog aan een satelliet die rond de
aarde draait. De enige kracht die op de satelliet inwerkt is de zwaartekracht,
welke loodrecht staat op zijn cirkelvormige baan. Voor de satelliet is deze
zwaartekracht dus een middelpuntzoekende kracht. Op de fietser werken meerdere
krachten die echter tot een middelpuntzoekende kracht kunnen
herleid worden. De zwaartekracht (gewicht) op de fietser wordt gecompenseerd
door de verticale reactiekracht van het wegdek op de fiets, immers de fiets
blijf netjes op de grond en gaat ook niet zweven! De fiets ligt echter schuin en
drukt horizontaal tegen het wegdek. De horizontale reactiekracht van het wegdek
op de fiets staat ook loodrecht op de cirkelvormige baan en vormt aldus een
middelpuntzoekende kracht. Voor de fysica is de fietser in de bocht helemaal
niet in evenwicht; hij valt naar het centrum van de bocht met een constante
middelpuntzoekende versnelling.