De meeste evenementen vinden plaats op de weg of eventueel op een atletiekbaan. In beide gevallen is het oppervlak hard en vlak. Dit loopt lekker. De ‘wegweerstand’ is hierbij minimaal en het specifieke energieverbruik c bedraagt in deze omstandigheden de standaardwaarde van 0,981 kJ/kg/km. Dit is het energieverbruik per kilogram lichaamsgewicht en per kilometer hardlopen.  

Ervaren lopers weten dat het al verschil kan maken als er ongelijke stukken met stenen of keien in het parcours zijn opgenomen. Dit geldt helemaal als er veel bochten in het parcours zijn of als je over stukken bosgrond of zelfs door het zand moet. Wat is de invloed van het parcours op de prestatie? Hoeveel tijd verlies je bij niet-ideale omstandigheden?

Het specifieke energieverbruik c is verschillend bij verschillende ondergronden. Zo is het energieverbruik van een bosparcours zo’n 3% hoger en van een cross zelfs in de orde van 6% hoger. Deze waarden sluiten goed aan bij onze ervaringen. Vooral het lopen in zand vergt veel extra energie (tot 25% meer) en leidt tot relatief veel tijdverlies.

Elk parcours is anders. Toch kan er wel een inschatting gemaakt worden van het extra energieverbruik en het tijdverlies door bochten. Zowel voor als na een bocht moet je wat afremmen en weer versnellen. Als we in een bochtig parcours één bocht hebben per 200 meter, is het gemiddelde tijdverlies 1%. Dit komt overeen met een verhoging van het specifieke energieverbruik van eveneens 1%.

In de onderstaande figuur en tabel laten we de resultaten zien van berekeningen aan de volgende typen parcours:

Uiteraard zijn dit geschematiseerde situaties en zal het parcours in de praktijk wat afwijken van deze aannames, maar het geeft wel een goede indruk van de effecten. In de tabel is het effect van het parcours op de tijden voor onze Marathon Man uitgerekend.

We zien dat het effect van het parcours voor onze Marathon Man ongeveer 1 tot 2 minuten kan zijn op de 10 km en 2 tot 10 minuten bij de marathon. Een marathon wordt niet vaak op een cross-parcours gelopen, zodat de verschillen in de praktijk minder groot zijn.

Vorige week hebben we op ProRun het voordeel uitgelegd als je met hazen of in een groepje uit de wind wordt gehouden. Het kan in ons land stevig waaien. Het kan flink knokken zijn met wind tegen en dat het tempo dan flink omlaag kan gaan. Bij wind mee lijken we te vliegen. Hoe groot is eigenlijk het effect van wind tegen en wind mee op onze hardlooptijden?

In ons boek Hardlopen met Power! laten we zien dat  we de luchtweerstand van de Marathon Man (die loopt met een snelheid v van 12,06 km/h) dus uitrekenen als functie van de windsnelheid vw (in m/s). Het resultaat staat in de onderstaande figuur voor de situatie van tegenwind. In dat geval is vw positief, bij meewind is vw negatief. Bij een sterke meewind kan de luchtweerstand dus zelfs negatief worden, waardoor je letterlijk een duwtje in de rug

We zien dat de luchtweerstand door tegenwind enorm toeneemt. Bij een windsnelheid van 66 km/h (dit komt overeen met windkracht 8, zie de onderstaande tabel) zou de luchtweerstand gelijk worden aan het totale loopvermogen van 235 Watt van de Marathon Man. 

Om uit te rekenen hoe snel je kunt lopen bij een bepaalde windsnelheid moeten we de totale ‘hardloopvergelijking’ oplossen. Zoals we eerder zagen is dat een 3e graadsvergelijking van de snelheid. Met ons programma hebben we berekend hoe snel onze Marathon Man kan lopen als functie van de windsnelheid. Voor het vermogen hebben we zijn ADV (3,67 Watt/kg) gebruikt, dus het resultaat geeft de snelheid die hij een uur kan volhouden. Het resultaat is gegeven in de onderstaande figuur.

Voor je eindtijd betekent wind een dubbel nadeel, want het is ook nog eens zo dat je langer doet over een stuk met tegenwind. We illustreren dat met het voorbeeld van een 10 km wedstrijd. Als de Marathon Man die zou lopen met 13,1 km/h, dan wordt zijn eindtijd 45:48. We vergelijken dit even met het voorbeeld van een windsnelheid van 36 km/h en voor het bijzondere geval dat hij 5 km wind mee heeft en 5 km wind tegen. Dan doet hij over de heenweg 5/13,1 uur (22:04) en over de terugweg 5/10,0 uur (30:00). Hij verliest dus meer dan 7 minuten tegen de wind en hij wint maar 50 seconden met de wind mee! 

Uit het verloop van de bovenstaande figuur zien we dat al een klein beetje wind een behoorlijk nadelig effect kan hebben. In de praktijk wordt de windkracht vaak aangeduid met de schaal van Beaufort, die we hierboven al gegeven hebben. Het voorbeeld van 36 km/h komt dus overeen met de bovengrens van windkracht 5, een vrij krachtige wind. Maar al bij windkracht 3 tegen (dus bij windsnelheid maximaal 19 km/h) daalt de snelheid van de Marathon Man van 13,1 km/h naar 12,4 km/h! Het resultaat is dat er vanaf windkracht 3 al een duidelijk effect is op je tijden Dit is ook de reden dat records op de sprintnummers alleen erkend worden bij een windvoordeel van minder dan 2 m/s. Dit komt overeen met 7,2 km/h en dus net windkracht 2.

In de praktijk zal het werkelijke windnadeel sterk afhangen van het parcours. Meestal heb je een deel wind mee en een deel wind tegen. Ook van zijwind heb je trouwens nadeel, omdat je dan als het ware schuin tegen de wind inloopt. Verder is van belang of je beschutting kunt vinden of juist blootgesteld wordt aan de wind. Loop je in een open poldergebied of in een bos? Beschutting zoeken in een groepje waarin je elkaar uit de wind houdt, is altijd gunstig voor je eindtijd.

De luchtweerstand is in theorie vrijwel onafhankelijk van het gewicht, dus zwaardere lopers hebben in dit opzocht een klein voordeel. In de praktijk zal de lichaamsgrootte wel een rol spelen bij het vangen van de wind. In de literatuur wordt de cdA-waarde wel evenredig gesteld met de lengte van de loper tot de macht 0,75. Grotere lopers vangen dus inderdaad iets meer wind. Davies vond ook dat de houding van belang was en dat zijn testpersonen bij meer wind automatisch in elkaar krompen om zo min mogelijk wind te vangen. Dat zal iedereen wel herkennen. 

Omdat toppers een hoger loopvermogen hebben, zullen ze bij gelijke loopsnelheid procentueel minder last van de wind hebben dan zwakkere lopers. Dit verschijnsel zien we ook bij heuvels en andere zware omstandigheden. De verschillen tussen de lopers zullen hierdoor dus toenemen. Wel is het zo dat toppers met hogere snelheid lopen, waardoor de luchtweerstand juist groter wordt. 

Dit kun je zelf op onze calculatorl voor een standaardwedstrijdsituatie uitrekenen.

Bij alle grote marathons worden tegenwoordig hazen ingezet en ook op het internationale baancircuit zien we regelmatig dat tempomakers worden ingehuurd om ervoor te zorgen dat het tempo gedurende een groot deel van de wedstrijd hoog wordt gehouden. De echte toppers lopen in de rug van de hazen en worden dus uit de wind gehouden. Naast een psychologisch voordeel, heeft deze strategie ook een groot fysisch effect doordat de toppers minder windweerstand hoeven te overwinnen. Dit effect is bij wielrennen zelfs zo groot dat het vrijwel ondoenlijk is om op vlakke parcoursen uit de greep van het peloton te blijven. In dit artikel gaan we eens bekijken hoe groot het voordeel is dat je in de praktijk kunt behalen.

De formule voor de luchtweerstand:

Bij de standaardcondities (15 0C, 1013 mbar) is ? gelijk aan 1,226 kg/m3 . Bij windstil weer is vw gelijk aan 0 m/s. Eerder zagen we al dat de cdA gelijk is aan 0,24 m2 voor een standaardloper. We kunnen de luchtweerstand dus uitrekenen als functie van de loopsnelheid v, zie de figuur. 

Onze Marathon Man loopt de marathon in 3,5 uur en heeft dus een snelheid van 42,195/3,5=12,06 km/h. De luchtweerstand ten gevolge van zijn ‘eigen wind’ bedraagt dus 5,5 Watt. Dit is een klein, maar niet verwaarloosbaar deel van zijn loopvermogen van 235 Watt. Bij kortere afstanden is het aandeel van de luchtweerstand echter groter. Immers, op kortere afstanden is zijn snelheid hoger en omdat de snelheid tot de 3e macht in de formule zit neemt zijn luchtweerstand dan flink toe. 

Toplopers maken gebruik van hazen om de luchtweerstand ten gevolge van hun ‘eigen wind’ te verminderen. In een eerder artikel zagen we dat hun cdA-waarde dan daalt naar 0,20 m2. Onze Marathon Man heeft natuurlijk niet de beschikking over eigen hazen, maar hij kan wel proberen om zoveel mogelijk in de beschutting van een groepje te lopen. Dit heeft hetzelfde effect, dus zijn cdA-waarde daalt dan ook naar 0,20 m2. We hebben met ons programma uitgerekend hoeveel voordeel dit oplevert voor de klassieke afstanden. De resultaten staan in de onderstaande figuur en tabel. Ter vergelijking hebben we tevens het voordeel van een loopband aangegeven (hierbij is de luchtweerstand vrijwel 0).

Uit de figuur en tabel zien we het voordeel van het lopen in een groepje. Bij het lopen in een groepje profiteert in principe zelfs iedereen, want ook degenen die op kop lopen hebben een (iets) lagere windweerstand dan wanneer ze alleen zouden lopen. Op de marathon levert het lopen in een groepje voor de Marathon Man een voordeel op van bijna 1 minuut.

Wereldtoppers lopen een stuk sneller dan de Marathon Man en de luchtweerstand door hun ‘eigen wind’ is dus ook een stuk hoger. Het zal dus niemand verbazen dat wereldrecords op de marathon tegenwoordig alleen gevestigd worden in geregisseerde races, waarbij tot 30 km hazen de toplopers uit de wind houden. De cdA-waarde van de wereldtoppers is daardoor maar 0,20 m2 in plaats van 0,24 m2. In de onderstaande tabel hebben we uitgerekend dat Dennis Kimeto de marathon 1,5 minuut langzamer gelopen zou hebben als hij het zonder hazen had moeten doen.  Ook op de baan zijn hazen en het lopen in een groepje van groot belang om toptijden te kunnen lopen. Op de 10000 meter zou Kenenisa Bekele zonder hazen 20 seconden langzamer gelopen hebben. Deze berekeningen sluiten goed aan bij de bekende vuistregel dat bij baanwedstrijden het voordeel van hazen circa 1 sec/ronde is.

Samenvattend concluderen we dat zowel de Marathon Man als de wereldtoppers een interessant tijdvoordeel kunnen behalen door gebruik te maken van hazen of door in een groepje te schuilen. We zijn er bij onze berekeningen vanuit gegaan dat dit in de praktijk een voordeel oplevert van 20% in de luchtweerstand (cdA 0,20 m2 i.p.v. 0,24 m2). In theorie is nog een veel grotere winst haalbaar, tot 80% bij een perfecte positie direct in het zog van je voorganger. Uit het wielrennen is bekend dat het schuilen in het peloton 40% voordeel oplevert. Bij het hardlopen valt het echter in de praktijk niet mee om die ideale situaties gedurende de hele race te bereiken.

In de praktijk lopen ook het effect van ‘eigen wind’ en echte wind natuurlijk door elkaar en zullen de omstandigheden van moment tot moment verschillen. Ook lokale beschutting door bomen, gebouwen, schuttingen, verandering van de windrichting en bochten in het parcours, compliceren het beeld. Ervaren wedstrijdlopers proberen hierin een optimale strategie te volgen, waarbij bij tegenwind zo veel mogelijk gescholen wordt (achter hazen, in groepjes, achter bomen en muren) en bij meewind zoveel mogelijk geprofiteerd wordt van de wind in de rug. Dit wordt behandeld in het volgende artikel.