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你能爬上多少度的坡？

這是一個(gè)特容易引發(fā)牛皮接龍的話題，再加上人們普遍會混淆兩種不同的坡度計(jì)量單位，都讓這個(gè)話題充滿了爭議性。

今天，咱們就和來自美國東南路易斯安那大學(xué)的物理學(xué)教授瑞德·阿蘭（Rhett Allen）一起來弄明白，自行車爬坡的極限度數(shù)是多少。

首先是來看坡度的定義，坡度是地表單位陡緩的程度，通常把坡面的垂直高度h和水平距離l的比叫做坡度i，百分比和度數(shù)都是坡度的表達(dá)方式，百分比的計(jì)算公式是 垂直高度/水平距離 * 100%，度數(shù)的是tanα=垂直高度/水平距離。

舉一組例子，

高速公路的最大坡度是5%，3°；

停車庫的最大坡度是15%，8°；

轎車的爬坡能力是36%，20°，某些越野車能爬上60%的坡度，差不多是30°，這也是普通建筑中樓梯的坡度；

100%坡度是45°，幾乎就是懸崖的感覺，來張汽車的圖感受一下。

能爬多陡的坡不取決于動力

“如果你不在意爬升的速度，比如每秒零點(diǎn)幾米，那么只要很少的摩擦力，你就能不斷爬升。這就好像，用滑輪吊起重物，其實(shí)只需要一個(gè)功率很小的電動機(jī)。”

瑞德·阿蘭（Rhett Allain）是美國東南路易斯安那大學(xué)的物理學(xué)教授，他在連線（Wired）雜志上有著自己的物理科普專欄。

理論上，只要找到一個(gè)合適的齒輪傳動比，一個(gè)很小的動力就足以維持爬升。

然而現(xiàn)實(shí)無情打臉，一個(gè)很小的齒輪比，意味著車手要瘋狂地轉(zhuǎn)動雙腿，維持極高的踏頻，且一不小心就會因?yàn)樘�慢而摔車�?/p>

結(jié)合實(shí)際情況，爬坡的速度不能太慢，所以阿蘭教授將爬坡的最低速度設(shè)定為步行速度，2米每秒。而后，他用非常專業(yè)的物理學(xué)方式進(jìn)行了極其復(fù)雜的計(jì)算，最后得出，40%坡度是自行車所能挑戰(zhàn)的最大坡度，此時(shí)需要做功422瓦，一個(gè)職業(yè)自行車運(yùn)動員幾乎都能夠達(dá)到的功率值。

如果你也跟我一樣想鉆個(gè)牛角尖，想要看看，坡度達(dá)到多少時(shí)，不管我們輸出多少功率，以及自行車的傳動比是如何的，我們都無法再向上1米，那重心就成了一個(gè)關(guān)鍵詞。

你唯獨(dú)逾越不了的是重心

一個(gè)常識是，當(dāng)坡度陡峭到一定程度時(shí)，我們就會倒退。

具體來說，當(dāng)騎行者的重心垂直延伸線與地面的交點(diǎn)不在兩個(gè)輪子和地面的接觸點(diǎn)之間，我們就會倒退。

而騎行者的重心究竟在哪里呢？

Keith Bontrager，精英級別的Bikefitting技師，表示這個(gè)從概念的角度真的很難說明，不過他一般將重心設(shè)定在牙盤側(cè)曲柄位于九點(diǎn)鐘位置時(shí)，腳踏后3到4厘米的地方。

現(xiàn)在，為了弄清楚騎車人倒退的點(diǎn)，我們必須做一點(diǎn)三角函數(shù)計(jì)算：傾斜角度= 90° - [Tan-1（重心的高度 ÷ 后輪著地點(diǎn)到重心的水平距離）]。

按這個(gè)公式，我們得到了一個(gè)25.8°的臨界點(diǎn)，即48％坡度。當(dāng)然這是車手在爬坡過程中一直坐在車座上的情況。

當(dāng)角度變得陡峭時(shí)，我們都會不由自主地離開坐墊，搖上兩步。

如果按這種站姿搖車的重心重新計(jì)算，就會得到一個(gè)新臨界點(diǎn)41°，即86.9％。這樣看來騎行者甚至能征服每一個(gè)讓越野吉普都汗顏的峭壁。

不過這組計(jì)算中，顯著的少考慮一個(gè)因素，輪胎與地面的摩擦力。經(jīng)常開車的都懂，坡度太陡時(shí)，輪胎會打滑，自行車也不例外。

最先令人失望的總是輪胎摩擦力

hristian Wurmbäck是馬牌輪胎的產(chǎn)品經(jīng)理，他直言攀爬陡坡時(shí)，輪胎的摩擦力會是第一個(gè)失靈的。

“像橡膠這種復(fù)雜化合物的摩擦系數(shù)，你真的永遠(yuǎn)說不清，它干燥嗎，它潮濕嗎，它有多干燥，它有多潮濕...你永遠(yuǎn)得不到那個(gè)確切的可以用于一切場景的數(shù)據(jù)�！�

“非要說的話，從瀝青地面到潮濕的混泥土路面，輪胎的摩擦系數(shù)表現(xiàn)從0.3到0.9不等�！�

阿蘭教授樂觀的將摩擦系數(shù)定為0.8，套入他復(fù)雜的公式后，輪胎的摩擦力只能支持爬到38.7°，即80%左右的坡度。

然而0.8的估計(jì)始終太樂觀了，考慮到道路建設(shè)中，30%的坡道都是由混凝土構(gòu)成，而不是柏油碎石路，運(yùn)動時(shí)橡膠的摩擦系數(shù)會下降到0.6，套入阿蘭教授的公式，得到的坡度是60%左右。

當(dāng)你自信擁有足夠強(qiáng)的動力，合適的尺比以及超凡的重心控制，依然會被60%的陡坡?lián)魯�，因�(yàn)槟愕妮喬�會出賣你，除非你的騎行服里常備一瓶502。

好消息是，UCI國際自聯(lián)定義的HC級爬坡（法語hors catégorie的縮寫，意為“級別之外”，表示最艱難的爬升）也只是10公里以上的爬坡配上7.5%的平均坡度。

你能爬上多少度的坡呢？歡迎來評論區(qū)互相傷害呀！

（本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號“騎行好物”）

責(zé)任編輯：小鈺