Kontraupravljanje (eng. countersteering) – kontrola bicikla

U ovom članku objasniću kako efikasnije, preciznije i brže upravljati biciklom. Upravljanje biciklom može zvučati banalno mnogim (iskusnim) biciklistima, ali neki koncepti i tehnike koji dolaze intuitivno, pogotovo kontraupravljanje, se bolje i efikasnije koriste kada ih vozač svesno uvežbava i koristi.

Inače, kao dete sam to sebi objašnjavao time da biciklu treba “zalet” da brže skrene, kao što ja moram malo prvo da čučnem da bih snažno skočio u dalj.  🙂

Sadržaj:

1. Aktivna ravnoteža
   1.1. Centar mase
   1.2. Tačka oslonca
   1.3. Ravnoteža
2. Ravnoteža bicikla
   2.1. Gravitaciona i centrifugalna sila
3. Skretanje biciklom
4. Kontraupravljanje (eng. countersteering)

1. Aktivna ravnoteža

Pošto mislim da je bolje shvatiti kako nešto radi, a ne samo učiti napamet, krenuću od samog koncepta aktivne ravnoteže. Naime, stvar koja se prvo primeti kada se uzjaše vozilo sa dva točka je upravo potreba da se ravnoteža stalno održava, aktivnim upravljanjem.  Što je brzina niža, to je održavanje ravnoteže teže i traži više veštine i koncentracije.

Za shvatanje koncepta aktivne ravnoteže, treba prvo objasniti dva termina: centar mase i tačku oslonca.

– Sadržaj –

1.1. Centar mase

Centar mase objekta je tačka u kojoj je skoncentrisana težina tela. Položaj ove tačke zavisi od oblika i rasporeda težine samog tela. Na slici 1 prikazani su centri mase tela različitog oblika:

– Sadržaj –

1.2. Tačka oslonca

Tačka oslonca je tačka na koju se masa tela oslanja, ili oko koje se okreće ako je u slobodnom letu. Primer je dat na slici 2.

Kako se vidi iz slike 2, kako se pomera tačka oslonca, ili centar mase (stavljanjem novčića u ovom primeru), ravnoteža se menja – što ću objasniti u narednom poglavlju.

– Sadržaj –

1.3. Ravnoteža

Još jedan termin koji treba objasniti pre objašnjenja (aktivne) ravnoteže: “ravnotežna tačka“. Ravnotežna tačka je relativan položaj tačke oslonca i centra mase, u odnosu na pravac delovanja gravitacije (i centrifuge, kako ću kasnije objasniti). Ako je tačka oslonca tačno ispod centra mase, telo je u ravnoteži. Kada se tačka oslonca pomeri na bilo koju stranu, ravnotežna tačka se pomera na suprotnu stranu i telo se naginje/pada na tu stranu – gde je pomerena ravnotežna tačka.

Na primer: izmicanje tačke oslonca na levo od centra mase, pomera ravnotežnu tačku ka desno – tačno na suprotnu stranu – i telo pada ka desno. Isto važi u bilo kom smeru. Što se tačka oslonca više pomeri u jednom smeru, to se i ravnotežna tačka više pomera u suprotnom smeru i telo se naginje brže pod dejstvom gravitacije.

Ovo možda zvuči komplikovano, ali jednostavno se može objasniti na primeru aktivne ravnoteže: držanje čekića na dlanu, sa glavom čekića okrenutom ka gore (slika 3).

Dok čekić sa slike 1 stoji potpuno vertikalno, njegova tačka oslonca (dlan) nalazi se tačno ispod njegovog centra mase. Dakle, ravnotežna tačka se poklapa sa tačkom oslonca i čekić je u ravnoteži.

Ako čekić krene da se naginje na primer u levo, potrebno je i dlan pomeriti ka levo, ispod, sada pomerenog, centra mase, kako bi čekić ostao u ravnoteži. U koju god stranu da čekić krene padati, pomeranjem dlana ka toj strani, tačka oslonca se pomera ispod centra mase i čekić ostaje u ravnoteži. Ovaj eksperiment je najbolje probati na travnjaku, barem dok se ne uvežba. 🙂

Ako želite da se čekić nagne i padne na levo, pomerite dlan brzo ka desno i gledajte kako glava čekića pada ka levo. Ovo funkcioniše u svakom smeru – dlan se pomera suprotno od smera i strane na koju se želi naginjanje čekića.

Ako probate hodati balansirajući čekić na dlanu, kretanje, pa i sam vetar, uticaće na to da se čekić stalno pomera. Aktivna ravnoteža znači pomeranje tačke oslonca (dlana u ovom primeru) kako bi se ravnoteža uspostavila i zadržala.

– Sadržaj –

2. Ravnoteža bicikla

Sad, kada sam objasnio koncept aktivne ravnoteže, da vidimo kako ona funkcioniše na biciklu i zbog čega je važna. Slično kao dlan sa čekićem iz poglavlja 1.3 i bicikl ima “alat” koji omogućava pomeranje tačke oslonca i održavanje ravnoteže. Taj alat je korman, tačnije viljuška.

Viljuška bicikla uvek je pod određenim uglom. Nikad nije (potpuno, pod 90 stepeni) vertikalna (slika 4).

Ovaj ugao viljuške nije samo zbog stila, već ima važnu funkciju. Omogućava pomeranje tačke oslonca (kao kod balansiranja čekića na dlanu) i održavanje ravnoteže. Kako se to postiže? Kada se korman pomeri u desno, na primer, tačka oslonca prednjeg točka pomera se u desno. Efekat pomeranja kormana prikazan je na slici 5:

Kako se vidi sa slike 5, pomeranje kormana u desno pomera tačku oslonca u jednom smeru (ka desno) i ravnotežna tačka se pomera u suprotnom smeru (ka levo). Ovo tera bicikl da se nagne na levo – što je osnovni princip po kojem funkcioniše kontraupravljanje, kako ću objasniti kasnije.

– Sadržaj –

2.1. Gravitaciona i centrifugalna sila

U dosadašnjim primerima razmatrano je samo dejstvo sile gravitacije. Uprošteno rečeno, gravitacija je sila koja deluje konstanno i sva tela vuče na dole, ka zemlji. Kada se bicikl kreće, bilo kojom brzinom, čim počne da skreće, na njega počinje delovati i centrifugalna sila.

Centrifugalna sila teži da telo vrati na pravu putanju kretanja – deluje u suprotnom smeru od smera skretanja. Što je zaokret oštriji i što je brzina veća, to je centrifugalna sila jača. Kada se smer rezultante centrifugalne i gravitacione sile poklopi sa tačkom oslonca bicikla, nagnut bicikl koji skreće je isto u ravnoteži.

Kako se vidin na slici 7, kada se rezultanta sila gravitacije i centrifuge poklapa sa tačkom oslonca, bicikl je u ravnoteži – skreće u nagibu, bez uspravljanja, ili padanja.

Biciklista na slici 7 (pokojni Jobst Brandt) naginje telo ka unutra u krivinu i opterećuje (spoljnu) pedalu u donjem položaju (na 6 sati). Ovo omogućava pomeranje centra mase ka unutra i ka dole. Bez ulaženja previše u detalje, reći ću samo da niži centar mase povećava stabilnost, a pomeranje centra mase ka unutra omogućava manje naginjanja bicikla pri istoj brzini i oštrini krivine.

Ako se poveća brzina, pojačaće se centrifugalna sila i potrebno je više nagnuti bicikl, kako bi ostao u ravnoteži – i obrnuto, manja brzina, manje nagiba.

Isto važi i za radijus zaokreta (tj. oštrinu krivine). Pri istoj brzini, što se oštrije želi skrenuti, to je više potrebno nagnuti bicikl da bi ostao u ravnoteži – i obrnuto.

Pogledajte sliku 7 i zamislite, da je bicikl ostao manje nagnut, koliko puno bi biciklista morao da telo nagne ka unutra, kako bi pri takvom dejstvu centrifugalne sile dovoljno pomerio centar mase da bicikl ostane u ravnoteži. Naginjanje tela može donekle kompenzovati naginjanje bicikla, ali samo malo, pri manjim brzinama (kada je slabija centrifugalna sila). Pri iole većoj brzini, ništa ne može zameniti naginjanje bicikla za održavanje ravnoteže u krivini!

– Sadržaj –

3. Skretanje biciklom

Pre objašnjenja kontraupravljanja, treba još da objasnim kako se tačno skreće biciklom. Naime, česta zabluda je da se biciklom skreće (samo) zbog zakrenutosti kormana (i prednjeg točka) u pravcu kojim se želi ići. Zapravo bicikl puno brže i efikasnije skreće i pomoću naginjanja. Da budem precizan, biciklom se može skrenuti i bez naginjanja, samo zakretanjem kormana, ali jedino pri veoma maloj brzini, uz naginjanje tela ka smeru u kojem se skreće, kako bi se kompenzovalo dejstvo centrifugalne sile. Opet, zamislite potreban nagib tela bicikliste na slici 7 ukoliko bi bicikl stajao skroz uspravno, samo sa zakrenutim kormanom (koji bi dodatno pomerio tačku oslonca ka unutra i ravnotežnu tačku ka spolja! – kako je prikazano na slici 5). Biciklista bi morao biti toliko težak i toliko puno nagnut da “nadjača” i centrifugalnu silu i pomeranje ravnotežne tačke ka spolja u odnosu na smer (s)kretanja.

Samo kada se nagne, biciklom se može efikasno skrenuti. Pored lakšeg neutralisanja dejstva centrifugalne sile, nagib, zbog samog profila gume i spljoštenosti kontaktne tačke gume sa tlom, pomaže točkovima da prate putanju skretanja. Slika 8 to objašnjava:

Što je točak više nagnut, to je konus (koji guma praktično simulira) većeg ugla – i to je manji radijus okretanja. Zbog ovoga bicikl se lako okreće i pri većim brzinama – ugao nagiba u isto vreme kompenzuje jake centrifugalne sile i pomaže biciklu da skreće.

– Sadržaj –

4. Kontraupravljanje (eng. countersteering)

“Svi smo se složili da je Vaša teorija luda. Pitanje koje nas deli je da li je dovoljno luda da bi imala šansu da bude ispravna.”
– Nils Bor

Princip kontraupravljanja je jednostavan: da biste skrenuli u levo, pomerite korman u desno! 🙂  Bicikl će se brzo nagnuti na levu stranu, kada se korman može ispraviti i poravnati sa željenim radijusom skretanja. Obrnuto za skretanje u desno, naravno.

• U poglavlju 3 objasnio sam zašto se na biciklu najefikasnije i najbže skreće naginjanjem bicikla.
• U poglavlju 2 objasnio sam kako je nagib prilikom skretanja neophodan zbog održavanja ravnoteže.
• U poglavlju 1 – kako se, pomeranjem tačke oslonca, telo (bicikl) naginje na stranu.

Ovo je sve bilo važno da bi se shvatilo kako i zašto radi kontraupravljanje. Šta se dešava kada okrenete korman u desno?

• Tačka oslonca se pomera u desno (zbog ugla viljuške, tačka u kojoj prednji točak dodiruje zemlju se pomera levo-desno, prateći zakretanje kormana).
• Centar mase ostaje isti (ako biciklista namerno sam ne nagne telo u momentu zakretanja kormana, ali to svakako samo donekle kompenzuje).
• Ravnotežna tačka se pomera u levo i zbog toga se bicikl naginje na levo.

Ovaj efekat je pojačan činjenicom da je, u momentu zakretanja kormana, prednji točak pomeren malo bočno u odnosu na putanju kretanja. Kod motocikala, zbog veće mase prednjeg točka, pri većim brzinama, ovo sve je još “pojačano” žiroskopskim efektom.

Kada se centrifugalna sila, nastala skretanjem, i sila gravitacije izjednače, bicikl ostane stabilan u nagibu. Što se više i brže korman zakrene na jednu stranu –  to bicikl više i brže pada u nagib na kontra stranu.

Kontraupravljanje je tehnika koju svi biciklisti koriste, samo je mnogi nisu ni svesni. Guranjem leve ručice kormana od sebe i privlačenjem desne ka sebi, bicikl će najbrže skrenuti ka levo. Suprotno od smera u kojem ste okrenuli korman!

Na slici 9 vidi se putanja točkova pri skretanju u levo (isto važi za skretanje u desno, samo obrnuto, naravno, princip je isti). Obaranje bicikla i početak skretanja postiže se zakretanjem kormana ka desno, kada prednji točak odlazi malo ka desno. Nakon toga, bicikl je “oboren” i točak se vraća na pravac, prateći (željeni) radijus skretanja.

Ovo se može lako testirati vožnjom bicikla kroz baru na asfaltu. Dok su točkovi još mokri, napravite nagliji zaokret, na bilo koju stranu. Posle toga stanite, okrenite se i pogledajte kakav trag su točkovi iscrtali na asfaltu. Liči li na sliku 9?

Kontraupravljanje uvek radi – pri svakoj brzini, na svakom pravcu i u svakoj krivini. Zapravo, to je jedini način da se održi ravnoteža na biciklu i njime efikasno upravlja. Čak i u krivini, dok je bicikl u nagibu, ako se korman pomeri u kontra stranu, bicikl će se dodatno još više nagnuti, skrećući još oštrije. I obrnuto – za uspravljanje bicikla dok je nagnut u krivni, korman treba zakrenuti u smeru krivine – bicikl će se brzo uspraviti. Za zadržavanje željenog ugla nagiba, treba samo zadržati korman tako da prednji točak prati željeni radijus skretanja – ovo će bicikl raditi praktično sam, ako mu vozač preko kormana ne zada drugačije instrukcije.

Ko ne veruje, neka nađe stari bicikl, zavari korman tako da se ne može okretati i pokuša voziti bicikl (na travi, uz zaštitu u slučaju gotovo sigurnog pada). Prvo što se primeti je koliko je teško nagnui bicikl samo naginjanjem tela – zakretanjem kormana u kontra smeru, bicikl se puno brže i sa više kontrole naginje. Drugo, kada se bicikl nagne, biće nemoguće zadržati ga u željenom nagibu, naginjaće se sve više do konačnog pada – da bi se bicikl zadržao u nagibu, potrebno je okrenuti korman ka “unutra”, tako da prednji točak prati željeni radijus skretanja.

Naredne slike su sa motociklom, ali princip je isti jer kontraupravljanje isto radi na svim dvotočkašima:

Slika 10: pomeranje leve ručice od sebe (praktično zakretanje kormana ka desno), oboriće i skrenuti bicikl u levo. I obrnuto za skretanje u desno. Crvena i plava kriva strelica pokazuju ugrubo putanju prednjeg točka pri kontraupravljanju – prvo ide malo u smeru okretanja kormana, a zatim prati radijus započetog zaokreta (kada se korman poravna).

Kontraupravljanje svi, praktično uvek koriste, ali velika većina nesvesno. Kada se svesno navežba, ponovo postaje instinkt. Zbog čega je sve ovo važno?

Pored boljeg upravljanja kada se svesno primenjuje, u rizičnim situacijama efektno korištenje kontraupravljanja je od ključnog značaja (slika 12).

Takođe, pri većim brzinama, ili kada je bicikl teško opterećen (natovaren), svesno korištenje kontraupravljanja za obaranje u nagib i uspravljanje iz nagiba, mogu pomoći da se bicikl bolje i lakše kontroliše.

Na kraju mogu reći samo: vežbajte kontraupravljanje. Lakše i bolje ćete vladati biciklom, a može dosta pomoći u rizičnim i iznenadnim situacijama.

Za učenje/unapređenje tehnike brze vožnje nizbrdo sa brzim prolascima kroz krivine, videti članak: Brza vožnja bicikla kroz krivine.

– Sadržaj –