fietsen in de bergen

Vermogen als maat
De effectiviteit van een training wordt bepaald door de vooruitgang die ermee wordt geboekt. Of een trainingsprogramma succes heeft gehad zal je de vooruitgang moeten meten. We kunnen niet volstaan met het vergelijken van de diverse tijden die we nodig hebben om een 'vast' trainingsrondje af te leggen. De invloed op die tijd is door de altijd wisselende omstandigheden, zoals wind, luchtdruk, zitpositie, bandenspanning, nat wegdek, etcetera, te groot om een uitspraak te doen over vormverbetering danwel vormverlies. We mogen dus niet kijken naar de snelheid die een inspanning oplevert, maar we dienen de energie te meten die in de fiets wordt gestopt. Dit is wat we het vermogen noemen. Zoals de afstand in meters wordt gemeten, meten we vermogen in watt.

Vermogen en prestatie
Als we het vermogen kunnen meten, kunnen we ons twee dingen gaan afvragen:

Hoe zinvol het weten van de snelheid, hartslag, bloeddruk, lactaat of wat dan ook kan zijn: niets is zo onafhankelijk en objectief als het vermogen. Het kan daarom als perfect meetinstrument worden gebruikt als we iets over onze prestatie willen weten. Met behulp van fietsergometers (meetfietsen) wordt door wetenschappers al jaren het vermogen exact gemeten. Tegenwoordig heeft elke goede sportschool of fitnesscentrum een trainingsfiets staan, die op de een of andere manier het vermogen meet. Verder zijn er rollenbanken, met de eigen fiets erop, voor thuisgebruik met eenvoudige tot zeer geavanceerde meetmogelijkheden.

Weerstanden tijdens het fietsen
Een fietser moet weerstand overwinnen om snelheid te bereiken en te behouden. Er zijn diverse soorten weerstand. Hoeveel we terugkrijgen voor een geleverd vermogen, in snelheid, hangt af van de weerstand-situatie. De totale weerstand die moet worden overwonnen is met behulp van formules te schatten. De navolgende formules zijn gebaseerd op gewicht en afmeting van de gemiddelde fietser en houden geen rekening met verschillen in materiaal.

vermogen en rolweerstand
Het vermogen om de rolweerstand te overwinnen komt overeen met circa viermaal de snelheid (in meters per seconde), ofwel in formule: Prol = 4*v.
P = vermogen in watts, v = snelheid in m/sec.
Bij een snelheid van 10 m. per seconde (36 km/uur) is de rolweerstand dus 40 watt (40 = 4 x 10). Bij 15 m/sec. (54 km/uur) is dit dus 60 watt.
Bij hard opgepompte bandjes (> 7 bar) op een glad wegdek kan dit tot ± 30% minder zijn.

vermogen en luchtweerstand
Het vermogen dat nodig is om de luchtweerstand (bij windstil weer) te overwinnen is ongeveer 0,2 maal de snelheid tot de derde macht, ofwel in formule: Plucht = 0,2*v3.
P = vermogen in watts, v = snelheid in m/sec. Bij 10 m/sec. bedraagt dit 200 watt (0,2 x 103) en bij 15 m/sec al ruim drie maal zo veel, namelijk 675 watt. Bij het stijgen van de snelheid is te zien dat de luchtweerstand veel sneller toeneemt dan de rolweerstand, waardoor de rolweerstand een relatief steeds kleinere rol gaat spelen. Maakt het uit voor de eindtijd, als je een zelfde rondje rijdt met wind en bij windstilte? Je zou zeggen, je hebt net zo veel mee als tegen, dus netto zal het wel niets uitmaken. Helaas. Omdat luchtweerstand in het kwadraat genomen moet worden kost tegenwind meer dan meewind oplevert. Bij een snelheid van 36 km/u en een windsnelheid van ongeveer 5 m/sec, heen en terugrijdend, kan dit al 5% in tijd schelen!

vermogen en hellingsweerstand (zwaartekracht)
Bij bergop rijden komt er bovenop de rol- en luchtweerstand nog het vermogen dat nodig is om de fietser plus fiets omhoog te brengen. Deze factor bedraagt: de massa ('gewicht') van fietser + fiets maal de zwaartekracht (g = 9,81 = afgerond 10) maal het stijgingspercentage (hellingshoek) maal de snelheid. In formule: Phelling = m*g*%*v.
Bij een totale massa van 75 kg en een snelheid van 10 m/sec. is dit bij een stijgingspercentage van 3% al ongeveer 225 watt.
Om het totaal te leveren vermogen te schatten moeten de formules voor rol-, lucht- en hellingsweerstand worden opgeteld tot de formule: P = 4*v + 0,2*v3 + m*g*%*v.
De vet-gedrukte getallen in de formule variëren per fietser, materiaal en (weers-)omstandigheden. De formule is geldig bij windstil weer.

Bij wind wordt de luchtweerstandsformule: Rlucht = 0,2 x (vrij + vwind)^2 x vrij.
R = weerstand, v = snelheid in meter per seconde. Tegenwind is positief, meewind negatief.

Hoe lang doe ik over die klim? Welk tempo zal ik aanhouden? Mijn maatje deed het net binnen het uur. Kan ik dat sneller? Veel gestelde vragen die aardig nauwkeurig te beantwoorden zijn.

Het klimvermogen is nodig om met de ‘gewenste klimsnelheid’ te klimmen c.q. de hellingsweerstand te overwinnen. Feitelijk is het onafhankelijk van de tijd. Alsof de menselijke energie dat vermogen onbeperkt kan leveren als er maar op tijd gegeten en gedronken wordt.
Datzelfde geldt op de vlakke weg. Alleen dan overwin je geen hellingsweerstand maar vrijwel uitsluitend luchtweerstand. Om een idee te geven wat het betekent om een bepaald vermogen te leveren berekenen we ‘de snelheid op de vlakke weg’ waarbij evenveel vermogen nodig is als het Klimvermogen tijdens de klim met een gewenste snelheid.

De weerstandscoëfficiënt 0,2 geldt voor de meeste fietsers in Nederland is al ingevoerd in het volgende blok. Klik op ‘bereken’.
Je ziet nu de snelheid op de vlakke weg, die overeenkomt met de door jou ingevoerde klimsnelheid, waarvoor hetzelfde vermogen nodig is.

Als je de berekende snelheid bij ‘vermogen vlak km/uur’ wel erg hard vindt, zal je de klimsnelheid moeten verlagen.
Als de uitkomst van de klim ongeveer 1 uur duurt, zal je op de vlakke weg de gevonden snelheid ook ongeveer 1 uur vol moeten kunnen houden.

Met deze berekeningsmethode is geanalyseerd hoe Marco Pantani zijn recordrit op Alpe d’Huez heeft opgebouwd.

Uitgangspunt daarbij was een vermogen van circa 300 Watt en er werd uitgegaan van het gemiddelde stijgingspercentage over stukken van 500 meter! Zo werd per 500 meter de klimsnelheid berekend. Alle deeltijden opgeteld levert dan de eindtijd: 37 minuten en 35 seconden.
De op deze site gebruikte methode is een vereenvoudiging maar ook een verbetering voor de gebruiker omdat hier op basis van (totaal) hoogteverschil en lengte van de klim een eindtijd gevonden kan worden.

Meer gedetailleerde informatie, voor de rekenaars, is te vinden op: http://www.cyclingpassions.eu/search/label/Analytic%20Cycling.
Ook voor hen die de nostalgie van de Tour de France waarderen.

Invullen van deze gegevens in bovenstaande invoervelden, levert de eindtijd zoals in 1995 gereden door Marco Pantani.