Pl = 0,5*ρ*cdA*(v+vw)2*v
Bij de standaardcondities van onze voorbeeldberekeningen moet snelle Eddy 248 Watt trappen om de luchtweerstand te overwinnen bij een snelheid van 40 km/h (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 dichtheid van de lucht van 1,205 kg/m3. Welke factoren bepalen eigenlijk de dichtheid van de lucht en wat voor effect heeft een verandering van de dichtheid op de snelheid?Welke factoren bepalen ρ?
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 echter maar klein; 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 km.
Het betekent wel dat je in theorie een tijdrit over 40 km 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 Olympische Spelen in Londen heeft men de temperatuur in de Olympic Velodrome dan ook opgevoerd tot 28 °C om recordcondities te creëren. 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 artikel 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 nog 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. Ook hier geldt dat in de praktijk warm weer per saldo negatieve effecten heeft op ons prestatievermogen door zweten en hittestress.
Je kunt het effect van de temperatuur op je eigen prestaties berekenen met onze calculators op www.hetgeheimvanwielrennen.nl.Daar kun je ook ons boek bestellen. Het is ook verkrijgbaar als ebook.Hans van Dijk, Ron van Megen en Guido Vroemen