Als we intensief sporten produceren we veel warmte. Hardlopers presteren daarom het beste bij koel weer, waarbij ze hun warmte makkelijker aan de lucht kwijt raken. Wielrenners kunnen veel beter tegen de warmte omdat ze profiteren van de luchtkoeling ten gevolge van het fietsen. In de praktijk blijkt het zelfs zo te zijn dat wielrenners sneller kunnen fietsen bij warm weer. Hoe zit dit nu? Waar wordt dit door veroorzaakt? We zochten het uit.

Het voordeel van minder luchtweerstand

In Het Geheim van Wielrennen kun je lezen dat je de luchtweerstand kunt berekenen met de formule:

Pl = 0,5*ρ*cdA*(v+vw)2*v

Bij de standaardcondities van onze voorbeeldberekeningen moet onze hypothetische renner Snelle Eddy 248 Watt trappen om de luchtweerstand te overwinnen bij een snelheid van 40 km/u (ρ = 1,205 kg/m3, cdA = 0,3 m2, v = 40/3,6 m/s, vw = 0 m/s). Dat is circa 83% van zijn ADV van 300 Watt. Bij de standaardcondities rekenen we met een temperatuur van 20ºC en dichtheid van de lucht van 1,205 kg/m3.

Welke factoren bepalen eigenlijk de dichtheid van de lucht en hoeveel minder wordt de dichtheid en dus de luchtweerstand bij een hogere temperatuur?

Het voordeel van ‘dunnere’ lucht

De dichtheid van lucht is op zeeniveau afhankelijk van de luchtdruk en de temperatuur, volgens de formule van de algemene gaswet:

ρ= (p*M)/(R*T)

Hierbij is M het molecuulgewicht van lucht (28,97 g/mol) en R de molaire gasconstante (8,314 J/mol/°K). Bij 20°C (293°K) en de standaard luchtdruk van 101.300 Pa, is de dichtheid dus 101.300*28,97/8,314/293/1000 = 1,205 kg/m3. Als de temperatuur hoger is dan 20°C, dan wordt de dichtheid van de lucht lager en omgekeerd wordt bij een lagere temperatuur de dichtheid van de lucht hoger.

We hebben onderzocht wat er gaat gebeuren als de temperatuur daalt tot 0°C of stijgt tot 40°C. We merken wel op dat we hier uitsluitend kijken naar de invloed van de temperatuur op de dichtheid van de lucht en de luchtweerstand. We hebben het niet over de invloed van warmte of koude op het prestatievermogen van ons lichaam. Die aspecten behandelen we in aparte hoofdstukjes.

Wat is de invloed van de temperatuur op de vlakke tijdrit?

We hebben de invloed weer uitgerekend met onze calculator en onder de standaardcondities.

De resultaten zijn weergegeven in de bijgaande grafiek en tabel. Je ziet dat de haalbare snelheid lineair toeneemt als de temperatuur stijgt. Het effect is niet zo heel groot; als de temperatuur stijgt van 20°C naar 25°C, dan neemt de snelheid toe van 40,41 km/h tot 40,63 km/h, dus met 0,5%. In totaal levert dat een winst op van 19 seconden op de tijdrit van 40 kilometer.

Het betekent wel dat je in theorie een tijdrit over 40 kilometer bij een temperatuur van 35°C 116 seconden sneller kunt rijden tijdens bij een temperatuur van 5°C. Bij een eventuele recordpoging, zoals een aanval op het uurrecord, is temperatuur dus ook zeker een punt van overweging!

Tijdens de werelduurrecordaanval van Bradley Wiggins was de temperatuur in de Olympic Velodrome dan ook opgevoerd tot 28°C om recordcondities te creëren. Met ons model hebben we berekend dat hij hierdoor 490 meter verder kon halen dan bij een temperatuur van 20°C! In de praktijk zal het positieve effect van de ‘dunnere’ lucht afgewogen moeten worden tegen de negatieve effecten van te warm weer op ons prestatievermogen, zie hiervoor het hoofdstukje over warm weer en de vochtbalans.

Wat is de invloed van de luchtweerstand op de Alpe d’Huez?

Ook hier hebben we de resultaten weergegeven in een soortgelijke grafiek en tabel. Je ziet dat in de bergen het effect van de temperatuur aanzienlijk kleiner is; een stijging van 20 naar 25°C levert slechts een winst op van 3 seconden op de klimtijd naar de Alpe d’Huez.

Het voordeel is zo klein omdat de luchtweerstand in de klim slechts een kleine rol speelt. We hebben het hier overigens over de ‘normale’ luchtdruk. Hiermee bedoelen we de aanwezigheid van een hoge druk of lage druk gebied op zeeniveau. In de bergen neemt de luchtdruk daarnaast af met de hoogte. Dit effect van de ijle lucht in bergen heeft een veel grotere invloed, zowel op de luchtweerstand als op ons het zuurstofopnamevermogen van onze longen en daarmee ons prestatievermogen. Deze aspecten behandelen we in een apart stukje.

Je kunt de invloed van de temperatuur en alle andere factoren op je eigen ADV en prestaties berekenen met onze calculatoren op hetgeheimvanwielrennen.nl. Daar kun je ook ons boek bestellen.

Hans van Dijk, Ron van Megen en Guido Vroemen
hetgeheimvanwielrennen.nl