Zaterdag 10 juni 2017 vierde Usain Bolt zijn afscheid als actief atleet in Kingston, Jamaica. Begin augustus neemt hij van de rest van de wereld afscheid tijdens de WK Atletiek in Londen.

De afgelopen weken hebben we laten zien wat de invloed van de luchtweerstand op je hardloopprestaties is. Bij het wielrennen zien we dat voor het verbeteren van bijvoorbeeld het werelduurrecord de ijlere lucht in Mexico wordt opgezocht. Wat zou het effect bij hardlopen zijn?

Als ons ‘Salute to the Legend’ nemen we Usain Bolt als voorbeeld. Usain vestigde zijn fenomenale wereldrecord op de 100 meter op 16 augustus 2009 tijdens de WK Atletiek in Berlijn. Hij finishte met ruime voorsprong in de geweldige tijd van 9.58 seconden. Zijn gemiddelde snelheid over de 100 meter bedroeg dus maar eventjes 37,57 km/h! In een eerder artikel op ProRun hebben we gezien dat de luchtweerstand bij dergelijke hoge snelheden meer dan 15% bedraagt. Hoeveel sneller zou Usain nog kunnen lopen als hij zou kunnen profiteren van minder luchtweerstand op hoogte in Mexico? 

De luchtweerstand is afhankelijk van de volgende factoren:

Bij een hogere luchtweerstand wordt je haalbare snelheid v (in m/s) natuurlijk lager. Je totale vermogen blijft immers gelijk aan de som van de loopweerstand en de luchtweerstand.

De dichtheid van lucht p (in kg/m3) op zeeniveau wordt bepaald door de luchtdruk en de temperatuur. Als de luchtdruk echter lager is dan 101.300 Pa (1013 mbar) is ook de dichtheid van de lucht lager en kan Usain in principe sneller lopen! Het omgekeerde is natuurlijk het geval bij hoge luchtdruk. We hebben aangenomen dat Bolt het wereldrecord gevestigd heeft bij een luchtdruk van 1013 mbar en hebben onderzocht wat er zou gaan gebeuren als de luchtdruk daalt tot 963 mbar of stijgt tot 1053 mbar. Zoals weergegeven in de tabel zou Bolt bij een lagedrukgebied 0,04 seconde sneller kunnen lopen dan hij in Berlijn gedaan heeft.

We hebben een soortgelijke berekening gemaakt met ons hardloopmodel voor het effect van de temperatuur. We hebben daarbij aangenomen dat de temperatuur in Berlijn 20°C was en hebben onderzocht wat er gebeurt als de temperatuur daalt naar 10°C of stijgt naar 25°C. Zoals weergegeven in de tabel, zou Bolt nog 0,01 seconde winst kunnen boeken bij 25°C.

In de bergen neemt de luchtdruk af met de hoogte. In Mexico-City (hoogte 2250 meter), is de luchtdruk dus circa 76,6 % van de luchtdruk op zeeniveau. We hebben berekend wat de haalbare tijd voor Bolt wordt als hij op een hooggelegen baan zou lopen. Zoals de tabel toont, zou hij in Mexico-City (gelegen op 2250 meter boven zeeniveau) een tijd kunnen lopen van 9.36 seconden, ofwel 0,22 seconde sneller dan in Berlijn!

We merken wel op dat we hier uitsluitend gekeken hebben naar de invloed van de hoogte op de dichtheid van de lucht en de luchtweerstand. We hebben het niet over de invloed van de ijle lucht op het prestatievermogen van ons lichaam. Dat is voor de sprint minder van belang, maar wordt in een later hoofdstuk behandeld. Ook hebben we steeds maar 1 parameter gevarieerd, dus de berekening geldt voor een temperatuur van 20°C. In Mexico zal het vaak wel warmer zijn, waardoor hij nog iets sneller kan lopen.

De luchtweerstand is recht evenredig met deze coëfficiënt, zodat het effect in principe groot is. Bolt kan er echter in de praktijk niet veel aan doen om deze weerstandscoëfficiënt te verminderen. Een mooi glad pakje en geschoren haren kunnen misschien iets schelen, maar niet veel. De cdA-waarde van hardlopers zou standaard op 0,24 m2 gesteld moeten worden. Het ligt natuurlijk wel voor de hand dat een grote loper als Usain Bolt een wat hogere cdA-waarde heeft dan een kleiner iemand. Dit aspect hebben we nog niet in rekening gebracht. We zagen ook in een eerder artikel op ProRun dat hazen een flink deel van de luchtweerstand kunnen wegvangen, waardoor we de cdA-waarde voor de wereldrecordraces op de middenafstand op 0,20 m2 hebben gesteld. Het ultieme voordeel kun je behalen op een loopband, want daar loop je helemaal zonder luchtweerstand. Ter illustratie hebben we de effecten van deze verschillen in de onderstaande tabel doorgerekend. We moeten hierbij natuurlijk wel opmerken dat dit voor de praktijk weinig relevant is, want een 100 meter met hazen of op de loopband zien we nog niet direct voor ons (nog los van het feit dat er natuurlijk geen haas is die Bolt kan voorblijven).

 

Dit effect is voor de praktijk zeer relevant, vandaar ook dat records alleen erkend worden bij een maximale rugwind van 2 m/s. In Berlijn had Bolt al het geluk van een rugwind van 0,9 m/s, dus dat hebben we in de berekeningen meegenomen. In de tabel hebben we uitgerekend hoeveel effect de windsnelheid op zijn tijden heeft. Met de maximale rugwind van 2 m/s had Bolt dus nog 0,20 seconde sneller kunnen lopen! 

 

Samenvattend is de conclusie dat de luchtweerstand een flinke invloed heeft op de haalbare tijden op de 100 meter. Het effect van de temperatuur en de luchtdruk ligt in de orde van enkele honderdsten van een seconde, maar het effect van de wind en een hooggelegen baan is enkele tienden van een seconde! We hebben het ultieme record uitgerekend, namelijk als Bolt in Mexico-City zou lopen met 2 m/s meewind en een temperatuur van 25°C. Het resultaat is dat hij dan in theorie een tijd van 9,18 seconden zou moeten kunnen halen!

Je kunt het effect van alle factoren op je prestaties nalezen in ons boek 

Het boek luidt een revolutie in op hardloopgebied. Het boek legt de achtergronden en voordelen uit van hardloopvermogensmeters, die momenteel op de markt verschijnen. Net als wielrenners, kunnen hardlopers nu ook hun prestaties in de training en in de wedstrijd optimaliseren met de extra informatie van hun wattage! Van de schrijvers van Het Geheim van Hardlopen.

De ISBN nummers zijn:

paperback 978-90-821069-7-8

e-book (ePub3) 978-90-821069-8-5

e-book (Adobe DRM pdf) 978-90-821069-9-2

Hans van Dijk en Ron van Megen