Dit is hoe de wetenschap sporters beter maakt

Atleten en onderzoekers werken geregeld samen om sportprestaties te verbeteren. Beiden zoeken naar de weg van de minste weerstand, schrijft Laurien Onderwater.

Tijdens de Olympische Spelen gebeurt er altijd wel iets gedenkwaardigs. Of dat nou de openingsceremonie is, een recordaantal records of dat het Amerikaanse ijshockeyteam wint van de Sovjet-Unie tijdens de Koude Oorlog.

De Winterspelen van 1998 in de Japanse stad Nagano waren vooral voor schaatsfans memorabel. Met liefst 32 olympische records en acht wereldrecords op de ijsbaan. En die waren allemaal te danken aan een Nederlandse uitvinding.

De bewegingswetenschapper Gerrit Jan van Ingen Schenau (1944-1998) had een paar jaar eerder aan de Vrije Universiteit Amsterdam de klapschaats heruitgevonden (er bleek in 1894 al een octrooi op een soortgelijke schaats te zijn aangevraagd in Duitsland).

In eerste instantie vonden topschaatsers het mechaniek te kwetsbaar. Maar toen de Friese schaatsster Tonny de Jong er in 1997 Europees kampioen mee werd, durfden ook anderen over te stappen van de vaste noren naar de klapschaats. En dat leidde in 1998 tot tientallen schaatsrecords.

Er zijn recentere voorbeelden van wetenschappers die zich met succes met sport hebben bemoeid. EW bespreekt er drie.

1. Schot in de roos?

Kan een verbeterde dartpijl voor net zo’n revolutie zorgen als de klapschaats in de jaren negentig? Die vraag kwam op toen de Technische Universiteit Delft vorig jaar een dartpijl introduceerde die minder gevoelig is voor fouten van de darter.

Om de dartpijl aan te passen, analyseerden onderzoekers op het gebied van lucht- en ruimtevaarttechniek aan de TU Delft zijn baan. Ze ontwikkelden een robot die de pijl consistent wierp. Intussen analyseerden ze de loslaatpositie, snelheid, vluchtbaan en positie op het dartbord. Door kleine foutjes in de worp te simuleren, bestudeerde het team de gevoeligheid van een dart.

Het resultaat van het onderzoek is een dartpijl met een verbeterde aerodynamica. Zo zijn de vleugels aan de shaft – het ‘stokje’– langer en smaller. Ook zijn de vleugels naar achteren gekanteld, wat de pijl stabieler maakt. Hierdoor halen de darts een hogere precisie en krijgen darters meer controle over hun worp, aldus de TU Delft.

De onderzoekers nodigden de vijf beste darters van Nederland uit om de nieuwe pijl te komen testen. In een ruimte vol infraroodcamera’s onderwierpen Michael van Gerwen, Raymond van Barneveld, Dirk van Duijvenbode, Danny Noppert en Vincent van der Voort de pijltjes aan kritische tests. Die waren overwegend positief.

Toch blijft het de vraag of de nieuwe pijl voor een revolutie zal zorgen. Darten is een conservatieve sport, waarin het ook draait om het publiek, de prestatiedruk en het niveau van de tegenstander. Daar kan, volgens menige darter, geen aerodynamische pijl tegenop.

2. Voor de wind

Geen wielrenner ontkomt er tegenwoordig aan: fietsen op een stilstaande wielrenfiets in een windtunnel, zodat wetenschappers de luchtweerstand kunnen bestuderen en – natuurlijk – minimaliseren. Elk kledingstuk en accessoire wordt getest: de helm, sokken, brillen, het stuur, verschillende shirtstoffen, enzovoort.

De Technische Universiteit Eindhoven beschikt sinds 2018 over een van de grootste windtunnels ter wereld. Deze ‘atmosferische grenslaagtunnel’ is 46 meter lang, met een testsectie van 27 meter. Voor in de tunnel blazen vier grote ventilatoren – met een gezamenlijk vermogen van 250 kilowatt – waarna de wind over metalen obstakels wordt gejaagd. Zo ontstaat een grillige luchtstroom.

Ideaal aan de afmeting is dat een complete tijdritploeg in de tunnel op de fiets kan stappen. Daardoor kunnen onderzoekers bepalen wat de optimale formatie van een wielerploeg is, en dat levert weer tijdswinst op.

3. Sneller surfen

Dit jaar debuteert kitefoilen op de Olympische Zomerspelen in Parijs. Annelous Lammerts vertegenwoordigt Nederland en zal schitteren in een gloednieuw pak, dat haar beter moet beschermen en tijdwinst moet opleveren. Het pak is ontwikkeld aan de TU Delft, in samenwerking met TeamNL en de start-up WEEV Textiles, die zich bezighoudt met textielinnovatie.

Kitefoilen is een vorm van kitesurfen, waarbij de surfer zich op een klein surfboard over het water beweegt met behulp van een vlieger. Bij het kitefoilen zit onder de plank een soort vin, een hydrofoil. Hierdoor ontstaat een opwaartse kracht, waardoor de plank boven het water wordt getild. Dat drukt de waterweerstand van het board, zodat surfers snelheden van boven de 70 kilometer per uur kunnen halen.

Dat brengt aerodynamische uitdagingen met zich mee. Met aanpassingen aan de stof op de armen en benen, drongen wetenschappers van de TU Delft die luchtweerstand terug. Ook vermindert de weerstand als Lammerts een strakke ‘bib’ draagt – het shirt dat de sporters krijgen van de organisatie, en dat niet wappert in de wind. De onderzoekers rekenden uit dat alleen al deze maatregelen een tijdwinst opleveren van 4 tot 16 seconden.

Met hogere snelheden neemt wel het risico op verwondingen bij crashes toe. Bovendien is een hydrofoil vlijmscherp. WEEV Textiles, dat onder meer snijbestendige kleding maakt voor de industrie, bedacht daarom een geheime combinatie van materialen en een bijzondere weeftechniek, waardoor het shirt tegen een stootje kan én nog steeds aerodynamisch is.

De rollen omgedraaid

Niet alleen helpen wetenschappers en technici sporters hun prestaties te verbeteren, soms werkt het ook andersom. In de autosport bijvoorbeeld. Tijdens het Formule 1-seizoen zijn technici continu bezig met onderzoek en data-analyse. En daarvan wordt ook geprofiteerd buiten de racebaan, in de gezondheidszorg bijvoorbeeld.

McLaren Racing is niet alleen een raceteam, het bestaat ook uit een geavanceerde technische afdeling die innovaties ontwikkelt voor diverse bedrijfstakken. Enkele jaren geleden sloten de ingenieurs van McLaren hun racecomputer – die normaliter bijvoorbeeld met behulp van sensoren op de racewagen het optimale pitstop-moment voorspelt – aan op de bedden van een intensive care van het Birmingham Children’s Hospital. De software toonde live data zoals hartslag, zuurstofdruk en de ademhaling, van baby’s met een aangeboren hartafwijking.

In plaats van een pitstop, voorspelde de computer wanneer een arts moest ingrijpen. Zodra de data wezen op een dreigende hartaanval, al voordat de artsen iets op hun schermen zagen, kreeg het medisch team een waarschuwing. Dankzij deze innovatie konden artsen tijdig ingrijpen, en daalde het aantal hartaanvallen op de intensive care van achttien naar vier per jaar.

Schrijf u in voor onze ochtendnieuwsbrief

Abonneer u op de gratis nieuwsbrief EW Ochtend en start de dag scherp met de belangrijkste artikelen over politiek, economie en buitenland.