Op zaterdag 6 mei 2017 probeerden drie Afrikaanse atleten om de marathon onder de 2 uur te lopen. Deze recordpoging op de 42 kilometer en 195 meter is goedbeschouwd een grote marketingstunt van Nike. Het Amerikaanse sportkledingmerk heeft een groep wetenschappers aan het werk gezet die op alle denkbare gebieden marginale winst hopen te boeken, zodat het huidige wereldrecord van 2.02,57 (gelopen door de Keniaan Dennis Kimetto in de marathon van Berlijn in 2014) wordt gebroken.
a) Bereken de gemiddelde snelheid is Kimetto liep tijdens de marathon van Berlijn in 2014.
Schoenen
Op nu.nl stond op 5 mei een uitgebreid artikel over deze recordpoging. In dit artikel wordt geschreven dat er speciale schoenen geproduceerd zijn voor deze recordpoging. De schoenen zijn met 200 gram extreem licht.
b) Leg uit waarom het van belang is dat de schoenen zo licht mogelijk zijn.
Hardloopschoenen bevatten vaak een dikke zool die een beetje indeukt tijdens landen.
c) Noem een voordeel en een nadeel van zo’n indeukende zool.
De zool van de speciale schoenen is gemaakt van een nieuw soort schuim en gebogen carbon wat ervoor zorgt dat de lopers bij dezelfde snelheid vier procent minder energie verbruiken dan lopers op andere schoenen.
Ondergrond
De recordpoging vond plaats op het racecircuit van Monza in Italië, waar zeventien ronden van 2,4 kilometer worden afgelegd. Wetenschappers kozen voor deze locatie vanwege verschillende omgevingsfactoren, zoals de temperatuur, luchtdruk en wind. De ondergrond van het circuit wordt als optimaal beschouwd voor de recordpoging.
Op prorun.nl wordt een temperatuur tussen de 5 en 10 °C de ideale temperatuur voor een marathon genoemd.
d) Noem een nadeel voor de atleet als de temperatuur hoger is. Noem ook een nadeel voor de atleet als de temperatuur lager is.
e) Leg uit waarom de luchtdruk niet te hoog moet zijn.
Tijdens het rennen kun je de wind zowel mee als tegen hebben. Voor de volgende vraag nemen we aan dat het circuit bestaat uit 2 lange rechte stukken van 1 km, verbonden door 2 ruime bochten. Op het eerste stuk heb je de wind mee, waardoor je 0,5 km/h harder rent. Op het tweede stuk heb je de wind tegen, waardoor je 0,5 km/h zachter rent.
f) Leg uit of je gemiddelde snelheid op het circuit nu groter, kleiner of hetzelfde is als wanneer er geen wind zou staan.
Hazen
Bij wielrenwedstrijden fietsen de wielrenners graag zo dicht mogelijk achter elkaar.
g) Leg uit waarom wielrenners graag zo dicht mogelijk achter elkaar fietsen.
Bij het hardlopen wordt er gebruik gemaakt van hazen. Dit zijn atleten die een deel van de wedstrijd vóór de andere atleten rennen.
h) Noem twee andere voordelen voor de atleten als er hazen gebruikt worden tijdens de recordpoging.
Gelukt?
Is het met al deze maatregelen nou gelukt? Ja en nee. Ja, de snelste atleet (Eliud Kipchoge) was sneller dan het wereldrecord. Hij liep de marathon in 2 uur en 23 seconde. Maar de marathon onder de twee uur is nog niet gelukt. Adidas heeft al aangegeven met een nieuwe poging bezig te zijn…
Uitwerking vraag (a)
$v=\frac{s}{t}=\frac{42195}{2\cdot 3600 + 2\cdot 60 + 57}=5,27~\mathrm{ms}^{-1}=20,6~\mathrm{kmh}^{-1}$
Uitwerking vraag (b)
De hardloopschoenen moeten bij elke landing afgeremd worden en daarna door af te zetten weer versneld worden. Door de massa van de schoenen zo licht mogelijk te maken is hier zo min mogelijk energie voor nodig.
Uitwerking vraag (c)
Voordeel: het zorgt voor vering, dat voorkomt blessures.
Nadeel: er kan energie verloren gaan tijdens het indrukken van de zool.
Uitwerking vraag (d)
Nadeel warmer: Tijdens het rennen produceert de atleet warmte. Als het te warm is zal zijn lichaam hierdoor te veel opwarmen. Daarnaast zal de atleet heel veel moeten drinken om voldoende vocht in het lichaam te houden.
Nadeel kouder: Als het te koud is, is er juist te veel energie nodig om het lichaam op temperatuur te houden. Daarnaast kan koude lucht zorgen voor irritaties aan de luchtwegen bij grote inspanning en voor afkoeling van de spieren.
Uitwerking vraag (e)
Als de luchtdruk erg hoog is, zal de luchtweerstand ook erg hoog worden. Je kent dit misschien wel van het schaatsen. Alle wereldrecords worden geschaatst op zogenoemde hooglandbanen. Dit zijn banen die hoog boven het zeeniveau liggen. Hier is de lucht ijler, waardoor je minder last hebt van luchtwrijving.
Uitwerking vraag (f)
In eerste instantie zou je misschien verwachten dat dit niet uitmaakt: je rent immers dezelfde afstand 0,5 km/h harder en daarna zachter. De tijd die je nodig hebt om die afstand met de wind in de rug af te leggen zal echter kleiner zijn dan de tijd die je nodig hebt om de afstand met de wind van voren af te leggen. Je gemiddelde snelheid zal daardoor dus kleiner zijn.
Uitwerking vraag (g)
De voorste wielrenner houdt de wielrenners achter hem uit de wind. Hierdoor hebben de achterste renners minder last van de luchtwrijving en kost het hun minder energie om dezelfde snelheid te fietsen.
Uitwerking vraag (h)
– Uit de wind houden. Dit verschil is een stuk kleiner bij rennen dan bij fietsen, maar er is een verschil.
- Psychologisch voordeel: je hoeft alleen nog maar de haas te volgen en niet meer na te denken over het te lopen tempo.
Uitwerking vraag (i)
$v=\frac{s}{t} = \frac{42195}{2\cdot 3600 + 23}=5,84~\mathrm{ms}^{-1}=21,0~\mathrm{kmh}^{-1}$
Dit is ongeveer 0,4 km/h sneller!
Uitwerking vraag (j)
Het tijdverschil is 2 . 60 + 34 = 154 s.
De Berlijnse tijd is 2 . 3600 + 2 . 60 + 57 = 7377 s.
Dit is een tijdwinst van 154 / 7377 . 100 % = 2 %.
Vier procent minder energie gebruik bij dezelfde snelheid resulteert dus niet in een vier procent snellere tijd.
