Victor Campenaerts heeft op 16 april 2019 in Mexico het werelduurrecord wielrennen van Bradley Wiggins verbeterd. De Belgische renner legde 55,089 kilometer af op de Mexicaanse hooglandbaan. Campenaerts lag vanaf de start onder het schema van Wiggins, die op 7 juni 2015 in het Lee Valley VeloPark in Londen tot 54,526 kilometer kwam. Halverwege was de Vlaming al meer dan een rondje sneller dan de Brit en die marge hield hij vast.
a) Bereken hieruit de maximale lengte van een rondje.
Het verschil in snelheid is 55,089 – 54,526 = 0,563 kmh-1. In een uur legt hij dus zo’n 563 meter meer af. Aangezien hij, volgens de tekst, de voorsprong al na een half uur opgebouwd had is de maximale lengte van de baan 563 m.
De wielerbaan waarop Campenaerts het record verbeterd heeft ligt 1887 meter boven zeeniveau.
b) Noem een voor- en nadeel van een recordpoging op hoogte.
Voordeel: minder luchtwrijving door de ijlere lucht.
Nadeel: minder zuurstof door de ijlere lucht.
De kracht die Campenaerts met elk been uitoefent op de trapper wordt via het voortandwiel, de ketting en het achtertandwiel overgebracht naar het achterwiel. De trappers en het voortandwiel vormen één geheel en draaien om dezelfde as, de zogenaamde trapas. Bij de fiets van Campenaerts had het voortandwiel 61 tanden en het achtertandwiel 14 tanden. De diameter van het achterwiel van zijn fiets is 68 cm.
c) Bereken hoe vaak Campenaerts de trapper per minuut rond moet draaien om een snelheid van 55,089 km/h te hebben.
De afstand die Campenaerts aflegt wanneer zijn achterwiel één rondje draait is:
$~2\pi r=2\pi \cdot \frac{1}{2}\cdot 0,68=2,14~\mathrm{m}$
Als zijn voortandwiel één rondje draait, draait zijn achtertandwiel (en dus zijn achterwiel) (61/14) = 4,36 rondjes.
Per rondje van het voortandwiel legt hij dus (61 / 14) . 2,14 = 9,31 meter af.
In een uur moet hij dus 55089 / 9,72 = 59188 rondjes draaien. Dit komt overeen met 99 rondjes per minuut
We gaan een schatting maken van het vermogen dat Campenaerts geleverd heeft tijdens zijn recordpoging. We bekijken daarvoor eerst de recordpoging van Wiggins. Hij leverde tijdens zijn recordpoging een gemiddeld vermogen van 440 watt.
d) Bereken de gemiddelde wrijvingskracht die Wiggins tijdens zijn recordpoging ondervond.
$P=Fv\rightarrow F=\frac{P}{v}=\frac{440}{54,526/3,6}=29~\mathrm{N}$
De dichtheid van de lucht tijdens de recordpoging van Wiggins was 1,18 kgm-3. Bij de recordpoging van Campenaerts was dit 0,95 kgm-3. We gaan ervan uit dat alle andere factoren die invloed hebben op de luchtwrijving voor beide renners gelijk waren.
e) Bereken het gemiddelde vermogen dat Campenaerts heeft moeten leveren.
De gemiddelde wrijvingskracht voor Campenaerts is dan gelijk aan: (0,95/1,18) . 29 = 23,39 N.
Het vermogen is dan: P = Fv = 23,39 . (55,089 / 3,6) = 3,6 . 102 W
Dit is wel een erg groot verschil ten opzichte van Wiggins. We hebben een aantal aannames gedaan die wellicht niet kloppen. We zijn er van uitgegaan dat het frontaal oppervlak en de stroomlijn van beide renners gelijk is. Dit hoeft niet het geval te zijn. Daarnaast moeten we niet vergeten dat Campenaerts minder zuurstof tot zijn beschikking had tijdens zijn recordpoging.
