Minder energie nodig door lagere luchtweerstand

In 2.2.2 zagen we dat luchtweerstand evenredig is met de luchtdichtheid. En is 2.5 leerde de ideale gaswet ons dat luchtdichtheid evenredig is met luchtdruk. Dus varieert luchtweerstand evenredig met luchtdruk.

En de luchtdruk varieert in het onderste deel van onze atmosfeer (de eerste 5,500 meter) rechtevenredig met de hoogte, omdat de kolom lucht die boven op je drukt steeds kleiner wordt als je hoger komt. Op 4000 m is de luchtdruk, en daarmee de luchtdichtheid al 40% lager dan op zeeniveau.

Dat betekent 40% minder luchtweerstand. En bij een 40% lagere luchtweerstand hoef je 40% minder (aerobisch) vermogen te produceren bij dezelfde snelheid.

Minder energie door minder zuurstof

De lucht wordt dus dunner naar mate we hoger komen. Dat betekent minder luchtmoleculen per teug lucht. De verhouding tussen de verschillende luchtmoleculen blijft wel ongeveer gelijk, zuurstof blijft zo’n 21% van de lucht uitmaken. Maar minder lucht betekent minder zuurstof om suikers te verbranden, en dus minder energie om te fietsen.

Dat is gelukkig in 1999 al precies uitgezocht met door David Bassett en collega’s van de ‘Exercise Science Unit’ van de amerikaanse Universiteit van Tennessee [Bassett, 1999].

Zij vonden dat, nadat je goed hebt getrained op een hoogte van 4000 m, je aerobisch vermogen 25% hoger blijkt te liggen als je afdaalt naar zeeniveau en daar het uurrecord gaat proberen te rijden. Omgekeerd, als je eerst goed hebt getrained op zeeniveau, en je gaat daarna fietsen op 4000 m hoogte, dan gaat je aerobisch vermogen omlaag met 27.5%.

Kortom, bij fietsen wint het voordeel van de lagere weerstand het van het nadeel van minder zuurstof.

Ook Allan Hahn en collega’s van het Australian Institute of Sport in Canberra hebben studies gedaan [Hahn, 2001] naar fietsen op hoogte. Zij vonden inderdaad dat een snelle overgang naar grotere hoogte de fietsprestaties van goed getrainde fietsers (op vlak terrein) zal verbeteren.

Gaat ook hardlopen makkelijker op hoogte?

De verhouding tussen de hoeveel zuurstof die je bij een bepaalde snelheid nodig hebt en de luchtweerstand bij die snelheid, hangt sterk af van de snelheid en ligt dus bij hardlopen anders dan bij fietsen.

Francois Peronnet en collega’s van de Universiteit van Montreal in Canada [Peronnet, 1991] zochten dat in 1991 al uit voor het hardlopen.

Bij het sprinten liggen de snelheden hoog, dus weegt het voordeel van lage luchtweerstand op hoogte zwaar. Bovendien verbruiken sprinters de eerste 30 seconden vrijwel geen zuurstof (ze gebruiken dan een kleine energievoorraad die je kunt omzetten zonder zuurstof). Dus gaat de 100m sprint in La Paz ≈3% sneller dan op zeeniveau. Maar bij een loopafstand van 400 meter kantelt het. Bij langere afstanden wordt de loopsnelheid gemiddeld lager, en wordt zuurstof belangrijker.