De wetenschapsredactie zoekt deze zomer antwoord op vragen van lezers. Vandaag: hoeveel tijd verliest een topatleet met een wapperende staart? Er ligt voor Femke Bol en Lieke Klaver altijd wel ‘gratis’ snelheid voor het oprapen, leert de aerodynamica.
Nederlands topatleet Femke Bol trekt haar losse staart even op tot die achter haar schouders valt: nu zit-ie goed. Bol staat klaar voor het Europees Kampioenschap 400 meter horden in Rome. Dan klinkt het startschot. Ze komt op snelheid en schiet als een pijl recht vooruit over de baan. Alleen haar staart zwiert van links naar rechts.
Zit dat bewegende haar je niet dwars als je – op de vrijdag begonnen Olympische Spelen bijvoorbeeld – de snelste wilt zijn? Net als de wapperende shirts van de sprinters vroeger, die je nog steeds bij marathons ziet, is de strijd om de snelheid er ook een tegen de wind: daarvan wil je niet te veel vangen. Toch dragen veel atleten, vooral vrouwen, hun haar lang. Volkskrant-lezer Elisabeth Bosch verbaast zich daarom elke keer als ze de topsprintsters op televisie ziet. Doen zij zichzelf met hun kapsels of kledij tekort?
Als elke honderdste van een seconde telt, maakt loszittend lang haar waarschijnlijk wel iets uit, denkt Wouter Terra van de TU Delft. Hij onderzoekt aerodynamica en adviseert de sportkoepel NOCNSF. Zo hielp hij Nederlandse schaatsers en baanwielrenners aan pakken die voor een betere luchtstroom langs de atleet zorgen.
Over de auteur
Ronald Veldhuizen schrijft voor de Volkskrant over medisch onderzoek, psychologie en (neuro-)biologie.
‘In die disciplines is het al normaal om kleding te dragen die zo aerodynamisch mogelijk werkt, zoals ook helmen of een kap over het hoofd.’ Hardlopers zijn voorlopig nog weinig bezig met aerodynamica. ‘Wat dat betreft loopt de atletiek achter.’
Ergens is dat ook wel logisch: schaatsers en baanwielrenners gaan loeihard. ‘De luchtweerstand neemt bij een steeds hogere snelheid kwadratisch toe’, zegt Terra. ‘Dan maakt het veel uit als je een betere helm draagt.’ Sprinters op de atletiekbaan gaan snel, maar ervaren minder luchtweerstand dan schaatsers. De winst van aerodynamica is dan sowieso kleiner.
‘Er zijn wel een paar oude studies die erop wijzen dat lang haar op de korte afstand ongeveer eentiende seconde kost’, zegt Terra. Een Amerikaans windtunnelonderzoek uit 1986 stelt bijvoorbeeld dat het ‘zeker voordelig zou zijn om arm- en beenhaar te scheren of het te bedekken met glad materiaal’. Hetzelfde geldt voor het hoofd. Een arm zwiept bijvoorbeeld met ruim 60 kilometer per uur tegen de wind in, met nogal wat wrijving als gevolg. En als atleten hun hoofd niet kaal willen scheren, dan adviseren de onderzoekers een ‘strakke, gladde muts’. De metingen zijn niet erg gedetailleerd en hebben misschien daarom nooit echt overtuigd in de atletiekwereld, aldus Terra.
Bovendien hebben sprinters vaak ook geen zin in extra kleding of zelfs een muts, zegt Len Brownlie, een Canadese consultant van het bedrijf Aerosports Research. Hij ontwerpt al jaren pakken voor sporters. ‘Er is in de atletiek de angst dat ze het te warm krijgen of dat ze het startschot niet horen.’
Toch laat spiksplinternieuw onderzoek opnieuw zien dat haarstijl veel uitmaakt. Bert Blocken, een Vlaamse aerodynamicahoogleraar aan de Heriot-Watt-universiteit in Edinburgh en de KU Leuven, plaatste afgelopen jaar een paspop met verschillende kapsels en kleding in een windtunnel. En jawel, de wildste haren en meest losse kleding vangen de meeste luchtweerstand, aldus zijn team, dat de resultaten publiceert in het blad Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics.
Blocken testte elf pruiken, en legio topjes en shorts, sommige strak en sommige niet, op de paspop, die in een rennende houding staat. ‘Ik heb online allerlei vrouwenkleren en pruiken zitten kopen, uiteraard in overleg met mijn leidinggevende’, vertelt Blocken. ‘Wat zal die kerel van plan zijn, zullen ze hebben gedacht bij Bol.com en consorten.’
In totaal deed zijn team tweehonderd tests met de paspop in de windtunnel. Het ene uur droeg de paspop een pruik met golvend, lang haar, het andere een kort kapsel. De pop zélf staat op een extreem fijngevoelige weegschaal die luchtweerstand meet. ‘Daarvan zijn er maar een paar ter wereld’, zegt Blocken. ‘Maar dat is nodig, omdat het bij sport om kleine verschillen gaat.’ In eerste instantie richtte het team zich op verspringen. ‘Maar alle metingen kun je ook doorrekenen naar wat het betekent voor de 100 meter sprint, de 200 meter en de 400 meter. En dat hebben we gedaan.’
Een extreem voorbeeld uit het onderzoek: wie als atleet volledig loszittende kleding draagt én lang haar heeft bungelen, loopt inderdaad bijna eentiende seconde langzamer op een 100 meter sprint. ‘Dat is best veel’, vindt Terra. Want ja: een ander zal je maar net met dat verschil verslaan. Lieke Klaver rende bijvoorbeeld ééntiende seconde sneller dan Alexis Holmes op de 400 meter op de wereldkampioenschappen in Glasgow, en sleepte daarmee de zilveren medaille binnen.
In de praktijk gaat het om kleinere verschillen. Alle atleten dragen tegenwoordig strakkere kleding, zeker op korte afstanden, en veel vrouwen hebben het haar in een knotje. Het verschil op de sprintafstanden beweegt dan richting enkele honderdste seconden, blijkt uit het windtunnelonderzoek van Blocken. Maar ook die tellen als winst. ‘De luchtweerstand is wellicht een kleine factor, maar het is ook zeker niet nul’, aldus Blocken.
Aerodynamicaconsultant Brownlie is ervan overtuigd dat een kap over het hoofd, zoals een badmuts, of kort haar het allerbeste is. Ook hij heeft metingen gedaan in windtunnels, die ongepubliceerd zijn gebleven. ‘We zagen dat kort haar of een kap de luchtweerstand met 2 procent doet afnemen. Als je dat doorrekent, komt dat neer op een verschil van 6 duizendste seconden op de 100 meter sprint. Dat is al gauw 7 centimeter. Als je 400 meter rent, scheelt het je 27 centimeter.’
Uiteindelijk droeg welgeteld één vrouwelijke atlete ooit een speciaal renpak inclusief hoofdkap: Cathy Freeman. Haar zogeheten Swift Suit was een ontwerp van onder meer Brownlie en Nike. Haar golvende bos haar: verstopt onder een kap van aerodynamisch polyester. De handen: bedekt met ademende kunstof. De romp: ingepakt in glad polyester en elastaan. Bijzonder was de stof op haar bovenbenen: die bestond uit golfbal-achtige kuiltjes om de luchtstroom langs haar rappe benen te geleiden, die met drie ‘slagen’ per seconde haar lijf vooruitstuwden. Onder al dat kunststof rende de Australische Freeman de 400 meter op de Olympische Zomerspelen van 2000. En ze won.
Het geheim van zo’n pak zit hem niet zomaar in het idee dat het gladder is en daarmee beter, legt Terra uit. Een golfbalkuiltjespak rond een arm of been verstoort juist de lucht die erop klapt. Geen gek idee, zegt Terra: armen en benen zijn volgens hem als cilinders, en daarvan weten aerodynamica-onderzoekers dat ze juist té glad zijn: er ontstaat een eigen luchtlaagje rond de cilinders. De buitenlucht moet daar in grotere bochten omheen zien te komen. ‘Maar als je de luchtlaagjes verstoort, mengt de lucht beter. Dan zal de buitenlucht beter het oppervlak van je been volgen.’
Cathy Freemans winst met haar aerodynamische pak is alweer 24 jaar geleden en veel aerodynamische innovaties zijn er in de atletiek sindsdien niet meer geweest, zegt Terra. Behalve dan dat de shirts steeds strakker worden. De Jamaicaanse Usain Bolt rende zijn huidige wereldrecords een decennium terug nog in een ietwat wapperend shirt, nu dragen ook alle mannen zo veel mogelijk aansluitende kleding tijdens de sprints, net als de vrouwen.
Bij marathons is luchtige en dus wapperende kleding nog wel de norm. Dat is ook logisch, denkt Blocken: een marathonloper moet immers óók een urenlange strijd tegen de hitte leveren. Aerodynamisch kan het wel beter, zeker als je bedenkt dat marathon-organisatoren de lopers verplichten om een startnummer op het shirt te prikken. Dat gaat na een tijdje loszitten en flapperen. De Nijmeegse ontwerper Alwin Willems van Global Sports Communications kon dat niet langer aanzien en introduceerde onlangs iets nieuws: een aan de shirts vastgelijmd startnummer. Geen gewapper meer. Dat gebeurt al langer bij de rugnummers in het wielrennen, voegt Blocken toe.
Er ligt dus altijd wel ‘gratis’ snelheid voor het oprapen. Maar wat wil de atleet zelf? ‘Ik ben meer bezig met comfort dan met aerodynamica’, zegt Lieke Klaver, die in Rome brons won op de 400 meter en deze Olympische Spelen meedoet. Ze had haar lange haar tijdens dat toernooi soms in een knot zitten. ‘Het zit gewoon lekker en fris, want je hebt dan geen haar in je nek. En zo’n race is een hoogtepunt, een moment waar je naartoe werkt. Dan wil ik lekker in mijn vel zitten en er gewoon goed uitzien.’
Presteren is namelijk óók een mentale kwestie, benadrukt Klaver. ‘Ik heb inderdaad wel vaker gehoord dat ik misschien een halve seconde langzamer ben met los haar. Maar voor mij scheelt het veel meer tijd als ik me concentreer op mijn techniek en hoe ik me voel.’ Rennen met nieuwe kleding en een kap op zou ook flinke gewenning vergen, zeker als het een heel pak betreft, zegt Klaver. Of Femke Bol iets met de aerodynamica-inzichten doet, is onbekend: ze wilde vlak voor de Spelen zo min mogelijk interviews geven.
Toch houdt het idee van aerodynamica sommige atleten wel bezig. Neem de Amerikaanse sprinter Noah Lyles, die medailles hoopt te winnen in Parijs. Zijn losse dreadlocks veerden twee jaar geleden nog op en neer tijdens de Wereldkampioenschappen atletiek, maar sindsdien heeft Lyles aangekondigd een speciaal aerodynamisch kapsel te gaan dragen. Nu liggen de dreadlocks vastgeknoopt over zijn hoofd.
Zwierende staart of niet, Femke Bol won er goud mee in Rome bij de hordenloopwedstrijd. Op de 400 meter droeg Klaver een loszittende, golvende staart en haalde brons, haar eerste individuele medaille. Mocht iemand met een strak kapsel met een neuslengte winnen van iemand met een losse staart: dan weet u nu ook hoe de prijzen heel anders hadden kunnen uitvallen.
Rennen, roeien, trappen: er wordt door atleten flink wat energie uitgestoten deze Olympische Spelen. Maar wat nu als je al die energie kunt afvangen, vroeg lezer Nathalie Koopman zich af. Hoeveel elektriciteit zou dat opleveren bij de Zomerspelen?
Op het eerste gezicht zouden al die sporters bij elkaar weleens ongelofelijke hoeveelheden energie kunnen opleveren. Er doen immers meer dan 10 duizend sporters mee aan de Spelen, en dat zijn er inclusief de paralympiërs zelfs 15 duizend. Dankzij fietstests op speciale apparatuur weten onderzoekers ongeveer hoeveel vermogen een mens kan leveren: 250 watt, de toppers wel 350 watt. ‘Wielrenners houden dat wel zes uur vol’, zegt hoogleraar inspanningsfysiologie Hein Daanen (VU Amsterdam).
Maar de Olympische Spelen bevatten ook veel sportmomenten die van korte duur zijn of minder energie vergen. Een sprint op de 400 meter is binnen een minuut voorbij. En boogschutters staan vooral stil, net als golfers. Gemiddeld levert een atleet per evenement misschien 120 watt, een uur lang, en doet dat tijdens de Spelen zo’n 6 keer. Voor alle spelers bij elkaar tikken de Spelen dan de 10 duizend kilowattuur aan, gedurende de zestien drukste dagen van het evenement.
Pak je al die energie samen in één continue stroom aan elektriciteit, dan kun je daar wel zo’n 65 woningen mee van energie voorzien, tijdens de Spelen. Maar verdeel het eens over de 1,4 miljoen woningen in Parijs, dan krijgt elke woning nog maar een half wattuur. Daar kun je een paar seconden een lamp mee branden, of de televisie een uur lang op standby laten staan.
Het is allemaal fantasie, zegt Daanen, want er bestaat geen manier om de energie van al die topsporters af te tappen. Het meeste komt vrij als warmte, en dat raken de zwemmers, renners en springers kwijt in het water en de lucht. De rest van de energie, een kwart ongeveer, hebben de meeste sporters nodig om, jawel, vooruit te komen. Als je dat wilt afvangen, moet je de sporter op een apparaat zetten in plaats van op een atletiekbaan. De winnaars komen niet over een finishlijn, maar verschijnen als digitaal bliepje op een scherm dat de tijden van de apparaten verzamelt. En dat om heel Parijs een paar seconden van licht te voorzien.
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant