Olympische spelen voor technici
Auteur: Saskia Maassen |
08-02-2002
|
 Mail dit artikel
Op de olympische winterspelen in Salt Lake City spelen de sporters komende weken hun troeven uit: helmen met spoilers, schaatspakken met driehoekjes en een geheimzinnige vloeistof waardoor alles beter glijdt.
Hightech materialen
Aërodynamische schaatspakken
Zes verschillende stoffen
Fysica of bluf?
Hightech materialen
Een aanloop, een duw en springen maar! Steeds sneller glijdt de bobslee naar beneden. Hoofd omlaag, armen naar achteren: door de proeven in de windtunnel weten de duwers precies in welke houding ze de minste luchtweerstand opwekken. Geconcentreerd stuurt de piloot de bocht in. Geen duizendste van een seconde mag hij verliezen. Harder en harder gaat het. Honderd, honderdvijftig kilometer per uur. De zorgvuldig gepolijste ijzers schieten over het ijs. De laatste bocht en: een wereldrecord! Juichend springen de bobbers uit hun slee, die snel wordt toegedekt onder een grote deken. De spiedende ogen van de concurrentie krijgen van de hightech materialen en aërodynamische vormen geen glimp te zien.
Techniek speelt bij het bobsleeën een cruciale rol. Het is een wereld van aërodynamica en exotische staallegeringen, van slijpen en poetsen. De Nederlandse bobsleeploeg van piloot Arend Glas komt komende week in Salt Lake City met een primeur. Voor het eerst zullen zij hun slee insmeren met een gladde, weerstandsverminderende coating. Een vondst uit de auto- en luchtvaartindustrie. Hun tweede troef, een helm met een soort spoiler op het achterhoofd, is uitgebreid getest in een Duitse windtunnel. Troef nummer drie: glijders van extreem hard staal waarop eventuele zandkorrels op de baan niet krassen. Elke kras of put in het metaaloppervlak kost fracties van seconden. En ook de remmen, het stuur en de vorm van de slee zijn resultaat van uitgebreid technisch en wetenschappelijk onderzoek. Alles precies op maat gemaakt, als betrof het een maatpak.
Bij weinig sporten staat techniek zo centraal als bij het bobsleeën. Maar ook op de overige onderdelen van de Olympische winterspelen gaan sportieve prestaties en technologische hoogstandjes hand in hand. Naast de sporters verschijnt komende twee weken dan ook menig technicus aan de start. De waxmannen van de snowboarders en langlaufers, die de optimale wax selecteerden, de ski-ontwerper die de latten van de slalom opnieuw op de tekentafel legde, en het legertje schaatsexperts dat de afgelopen paar jaar in betrekkelijke stilte de basis probeerde te leggen voor een nieuwe hausse aan records.
Aërodynamische schaatspakken
Stromingsdeskundige Nando Timmer van de TU Delft zit met een dilemma. Wat als de Noor Adne Söndral op de vijftienhonderd meter moet schaatsen tegen Ids Postma? Voor wie moet hij dan zijn, voor zijn pak of voor zijn landgenoot? Half januari werd duidelijk dat niet Nederland maar Noorwegen zal uitkomen in de aërodynamische schaatspakken die door Flowtec, het bedrijf van Timmer en zijn collega Leo Veldhuis, werden ontwikkeld. De Nederlanders kozen voor een schaatspak van de Amerikaanse kledingfabrikant Nike.
Drie weken geleden kregen Timmer en Veldhuis de maten door van de Noorse schaatsers die de Delftse pakken zullen dragen. Voor elke schaatser zochten ze de juiste combinatie van stoffen die, gegeven de dikte van armen en benen, de minste weerstand levert. 'Het liefst had ik alle schaatsers een voor een in de windtunnel gezet, maar daarvoor ontbrak de tijd en het geld', zegt Timmer.
Al sinds de jaren zeventig rijden de schaatsers in glimmende strakke skinpakken. Hoe gladder hoe sneller, luidde indertijd het devies. Dat scheelde immers in de wrijvingsweerstand. Die ontstaat doordat de boven de baan stil hangende lucht langs de luchtlaag strijkt, die met de schaatser meebeweegt. Hoe gladder het pak, hoe minder wrijving daarbij ontstaat.
Tegenwoordig weten we dat het bij het schaatsen vooral om de vormweerstand gaat. Die ontstaat doordat de passerende luchtlaag de vorm van het lichaam niet goed kan volgen. Achter het lichaam ontstaat een kussen van lage druk, het zog, dat de schaatser afremt. De speciale (en natuurlijk geheime) microstructuur van de nieuwe stoffen zorgt ervoor dat de stroming langer aan het lichaam kleeft. Het zog wordt zo kleiner. Het trucje slaagt alleen wanneer het weefsel zorgvuldig wordt afgestemd op de snelheid van de schaatser, én - wat het nog lastiger maakt - op de proporties van het beklede lichaamsdeel. Een dunne arm vraagt een andere structuur dan een fors dijbeen.
Timmer en Veldhuis testten in de windtunnel twintig cilinders bekleed met een serie speciaal gefabriceerde stoffen, onder verschillende hoeken ten opzichte van de luchtstroming. Op bovenbeen en voorhoofd had geen enkel weefsel het gewenste effect. Daarop lieten de Delftenaren drie nieuwe stoffen vervaardigen waarop kleine driehoekjes waren gedrukt: grote, kleine en middelgrote. De stof met middelgrote driehoekjes bleek in de roos.
Zes verschillende stoffen
Bij Nike, dat het schaatspak voor de Nederlandse ploeg levert, wordt zelfs gebruik gemaakt van zes verschillende stoffen: voor onderbenen, bovenbenen, onderarmen, bovenarmen, de romp en het hoofd. Bovendien zijn er verschillende pakken voor shorttrack, sprint en lange afstanden. De sprinters hebben een speciale stof op beide voorarmen, de langeafstandsschaatsers alleen op de rechterarm.
Het ligt allemaal wel heel subtiel. Op de armen heeft de nieuwe stof bijvoorbeeld alleen effect als die door de lucht zwaaien. Ligt de arm op de rug, dan kan de ruwe stof averechts werken. 'We hebben overwogen om de rechterarm wel ruw te maken en de linker niet', zegt Timmer: 'Dat staat wel interessant, maar het effect is verwaarloosbaar.'
De Nederlandse schaatsers hebben nóg een geheim wapen, verklapt Peter van der Klok, directeur en eigenaar van schaatsfabriek Finn. Finn maakte de ijzers voor de bobslee en levert de schaatsploeg tevens een vloeistof om de glijweerstand van de schaatsen te verlagen - volgens eigen zeggen met maar liefst vijftig procent.
Halvering van de wrijvingsweerstand levert een snelheidswinst van drie tot vijf procent. Dat is vergelijkbaar met de sprong voorwaarts die de schaatsers vier jaar geleden maakten, na de introductie van de klapschaats. De vloeistof zou een half uur tot drie kwartier werkzaam zijn.
'Ik weet dat het spul bestaat, maar ik heb geen bewijzen gezien dat het werkt', zegt bewegingswetenschapper Jos de Koning van de Vrije Universiteit Amsterdam. 'Ik zou het graag uittesten.' De geclaimde weerstandsvermindering vindt De Koning kras. Het grootste deel van de wrijvingsweerstand zit in de vervorming van het ijs: de schaats maakt een groefje. Dat deel van de weerstand kun je met een vloeistof of een coating niet beïnvloeden. Wat overblijft is de wrijving tussen het ijzer en het ijs; daar kun je wel wat aan doen. Waarschijnlijk heeft Van der Klok de vloeistof getest met een soort sleetje, oppert De Koning: 'Twee ijzers met een gewicht erop. Zo'n slee heeft een andere wrijvingsweerstand dan een schaatser die zich afzet.' De Koning doet zijn glijproeven met speciale meetschaatsen.
Volgens anderen berust de werking van de geheimzinnige schaatsvloeistof vooral op suggestie. De trainer van de junioren vertelt dat hij wel eens stiekem één schaats met het spul heeft ingesmeerd en de andere niet. De schaatser merkte er niks van.
Fysica of bluf?
Waar loopt de grens tussen fysica en bluf? Manager Marc Leegwater van het bobsleeteam geeft openlijk toe dat de grootste invloed van alle nieuwe technologie psychologisch is: 'De hightech geeft de jongens het gevoel van onoverwinnelijkheid.' Helaas is die technologiekick vaak van korte duur. Wanneer de prestaties even haperen of de sporters raken eraan gewend, kan de psychologie maar al te gemakkelijk omslaan en zich tegen de technische vernieuwing keren. Alle wetenschappelijke bewijzen ten spijt.
Vier jaar geleden waren Timmer en zijn collega Leo Veldhuis heel even wereldberoemd. Op de Olympische Spelen in Nagano beplakten de Nederlandse schaatsers hun onderbenen en voorhoofd met een eenvoudige, door het Delftse duo ontworpen zigzagstrip, en haalden de ene gouden medaille na de andere. 'Na de spelen was het een tijdje helemaal stil', zegt Timmer. 'De schaatsers begonnen te twijfelen of de strips wel effect hadden. Gianni Romme gebruikte ze niet eens meer. Dom, want wij hadden in de windtunnel toch echt het voordeel gemeten.'
Overgenomen uit Intermediair, 7 februari 2002
Met 120 de berg af
Top-skiërs hebben allemaal hun eigen materiaaldeskundige in dienst en die hebben de laatste tijd niet stil gezeten. Techniek domineert de slalom meer en meer. De ski's zijn vijftig centimeter korter dan vier jaar geleden, ze zijn wijder aan de punten en smaller in het midden. Met deze carve-ski kunnen de skiers sneller bochten draaien en dus langer rechtdoor blijven gaan. Ze hoeven in de bocht ook minder af te remmen. Op het rechte stuk gaat het wel 120 kilometer per uur. Dankzij de nieuwe vederlichte en toch ijzersterke materialen kan dat allemaal zonder materiaalbreuk.
Alleen de pezen, botten en het reactievermogen van de skiër evolueerden niet mee. Het aantal valpartijen neemt toe. Bij een gemiddelde slalomwedstrijd haalt de helft van de deelnemers zelfs de finish al niet meer. Is de fysieke grens bereikt? De internationale skibond gelooft van wel en stelde begin dit seizoen scherpere regels op. Ski's moeten in Salt Lake City minimaal 155 centimeter tellen. Waarschijnlijk komen er voor de veiligheid ook regels voor de scherpe randen. Onlangs raakte een bekende skiër half verlamd omdat zijn ski's de vangnetten doorsneden.
Wellicht ook interessant:
Meer artikelen in de rubriek
'Weekblad archief'
Reageer, print of deel dit artikel
|
