Optimale tijdrithouding: aerodynamica versus vermogen

Wielrenners, en zeker tijdrijders, zijn op zoek naar een zo aerodynamisch mogelijke houding. Wielrenploegen investeren nogal wat geld in windtunnels om een zo een houding voor een wielrenner te vinden waarbij de renner zo min mogelijk luchtweerstand ondervindt. Zo kan de luchtweerstand volgens de auteurs met 36% afnemen als een renner niet rechtop maar in een tijdrithouding zit. Het probleem is echter dat een wielrenner die met zijn bovenlijf horizontaal (0°) op zijn fiets zit 14% minder vermogen kan leveren dan een renner die wat rechter op zit (24°). Fintelman en collega’s hebben onderzocht wat de meest optimale tijdrithouding bij verschillende snelheden is en of dit met behulp van computermodellen te bepalen is.

Recht op of gebogen?

De onderzoekers hebben 19 wielrenners met verschillende snelheden (28-40 km/u) bij verschillende hoeken van het bovenlijf (0-24°) laten fietsen op een fietsergometer zonder dat er sprake was van wind. De deelnemers hebben viermaal een fietstest met een oplopende belasting uitgevoerd. In elke test hadden de deelnemers een andere hoek van het bovenlijf (0, 8, 16 en 24°). Zowel aerodynamische (zoals het frontaal oppervlak en de “drag coëfficiënt”) als fysiologische parameters (zoals energiegebruik en geleverd vermogen) zijn bepaald gedurende de tests.

Gemiddeld genomen blijkt dat bij windstil weer hoe langzamer iemand fiets hoe belangrijker de houding is waarbij de wielrenner het meeste vermogen kan trappen (dus rechter op). De aerodynamische houding is juist belangrijker bij hogere snelheden (dus meer gebogen). Zo is de optimale hoek van het bovenlijf bij 28 km/u 22° maar bij een fietssnelheid van 40 km/u 4°. Bij deze snelheden en hoeken hadden de wielrenners het meeste voordeel van de aerodynamische en vermogensbepalende eigenschappen. De onderzoekers hebben het voor elkaar gekregen om computermodellen te ontwikkelen die met behulp van het invoeren van de nodige gegevens de optimale houding kunnen berekenen. Het gaat voor deze samenvatting te ver om deze wiskundige modellen te beschrijven.

Computermodellen

Het lijkt goed mogelijk om aan de hand van computermodellen te voorspellen wat de meest optimale houding voor een wielrenner is om een tijdrit te rijden. Aan de hand van dit onderzoek is niets te zeggen over de optimale houding bij verschillende windsnelheden en –richtingen en hellingshoeken. Dit zullen wetenschappers in toekomstige computermodellen ook als variabelen mee moeten nemen.

Het is hoe dan ook belangrijk om niet alleen op zoek te gaan naar de meest aerodynamische houding. Er is ook nog sprake van een optimale houding als het gaat om het leveren van vermogen. Zeker voor een meer recreatieve fietser die niet zo hard rijdt lijkt het iets rechter op fietsen tijdens een tijdrit te lonen. Uiteraard is er altijd sprake van individuele verschillen. Daarom is het voor professionele renners wellicht goed een computermodel te laten ontwikkelen om zo voor elke individuele wielrenner op zoek te gaan naar de meest optimale houding bij verschillende weersomstandigheden en parcoursen. Dat computermodellen succesvol kunnen zijn, bleek afgelopen zomer. Na een vraag die de trainers van de huidige wielerploeg Belkin aan Topsport Topics stelden heeft professor Otten uit Groningen met behulp van een computermodel de optimale tijdritfiets gekozen voor de tijdritten in de Giro d’Italia en Tour de France.