science >> Wetenschap >  >> Fysica

De veelgehoorde klacht dat motorfietsen de uitslag van races kunnen beïnvloeden is terecht

Experimenteer met een renner die achter een motorfiets fietst in de windtunnel van de Technische Universiteit Eindhoven. Credit:Bart van Overbeeke

In het professionele wielrennen in-race motorfietsen zoals TV-motorfietsen rijden tussen de rijders door. In de slipstream achter de motor, fietsers kunnen tijd winnen. Voor de eerste keer, de exacte omvang van dit voordeel is wetenschappelijk onderzocht. Het blijkt nog voordeliger dan verwacht. Met behulp van computersimulaties en windtunnelmetingen, Professor Bert Blocken van de Technische Universiteit Eindhoven en de KU Leuven onderzocht – in samenwerking met softwarebedrijf ANSYS – het effect. Hij ontdekte dat een motorrijder 30 meter voor een rijder de luchtweerstand met 12 procent vermindert. Een rijder die één minuut achter deze motorrijder fietst, kan dus 2,6 seconden winnen.

In recente jaren, veel wielerploegen, rijders en commentatoren hebben geklaagd dat de motorfietsen de races beïnvloeden, en soms zelfs de resultaten bepalen. Echter, de exacte omvang van het voordeel voor een berijder die achter een motor fietst, was niet eerder onderzocht. Het is niet ongebruikelijk dat motorrijders enkele minuten op twintig tot dertig meter voor een enkele rijder of een groep rijders blijven staan. Zelfs afstanden van enkele meters komen voor in korte bursts.

Hoogleraar Bouwfysica Bert Blocken verbaast zich over de enorme tijdwinst die zijn onderzoek laat zien:"Ook als een motorrijder maar een paar seconden voor de renners rijdt, nog een aanzienlijk tijdsvoordeel kan worden behaald. Voor een rijder die 10 seconden op 2,5 meter achter een motorfiets fietst, deze winst kan meer dan 2 seconden bedragen."

Winnen of verliezen

Blocken onderzocht de luchtweerstand met twee methoden die onafhankelijk van elkaar dezelfde resultaten laten zien:computersimulaties en metingen in de TU/e-windtunnel. Een rijder die op een afstand van ongeveer 2,5 meter van een motorrijder fietst, ervaart tot 48 procent minder luchtweerstand. Als hij of zij zonder motor 54 km/u zou rijden, de aanwezigheid van de motorfiets zal hem of haar in staat stellen om ongeveer 67 km/u te rijden. Dit zorgt voor een tijdwinst van 14,1 seconden per minuut. Dit voordeel wordt kleiner naarmate de afstand groter wordt, maar op een afstand van 50 meter is een reductie van 7 procent nog meetbaar. Dit betekent een winst van 1,4 seconden per minuut bij een referentiesnelheid van 54 km/u. Bij referentiesnelheden boven 54 km/u, de tijdwinst is nog groter.

De afname van de weerstand, snelheidstoename en tijdwinst per minuut voor elke gemeten afstand tussen berijder en motorrijder. Aanname:berijder zonder hulp van motor rijdt met een referentiesnelheid van 54 km/u. Credits:Bert Blocken

"We herhaalden de windtunnelmetingen en onze berekeningen een paar weken na de eerste tests omdat ik de omvang van de effecten niet kon geloven. Maar we vonden altijd dezelfde resultaten. Omdat races soms worden beslist door seconden, deze verschillen kunnen bepalen of je wint of verliest. De veelgehoorde klacht dat motorfietsen de uitslag van races kunnen beïnvloeden is dan ook terecht, ’ zegt Blokken.

Bovenstaande tijdwinst wordt berekend en gemeten zonder tegenwind, wind in de rug of zijwind. Blocken:"Als er tegenwind is, de tijdwinst is groter. Als er wind in de rug of zijwind is, de tijdwinst is kleiner. Hoe sterker de zijwind, hoe moeilijker het voor een rijder is om in de slipstream van de motorfiets te komen."

Computersimulatie van een fietser op een afstand van 10 meter van een motorrijder. De groene en gele kleuren voor de rijder laten zien dat de vliegsnelheid hier beduidend lager is dan voor de motor. Credits:Bert Blocken

Onvoldoende en niet afgedwongen richtlijnen

De Internationale Wielerunie UCI heeft in 2017 nieuwe richtlijnen voor motorrijders uitgevaardigd. Uit het onderzoek van Blocken blijkt dat deze niet voldoende zijn om tijdwinst voor de renners te voorkomen. Bovendien, deze regels worden niet gehandhaafd tijdens de race, wat betekent dat motorfietsen in werkelijkheid veel dichter bij de rijders staan.

Dr. Fred Grappe, performance director bij het UCI World Tour Team Groupama-FDJ onderbouwt dat de aerodynamische effecten van de motoren de prestaties van de renners beïnvloeden. "Het is daarom noodzakelijk om een ​​soort 'vrije zone' rond de renner te definiëren waarin geen motorvoertuig langer dan enkele seconden mag worden toegelaten. De nieuwe wetenschappelijke studie van Bert Blocken in fietsdynamica levert de kennis om zo'n zone effectief te bepalen. Gezien de invloed van zelfs maar een paar seconden op een ranking, het is onaanvaardbaar om deze kennis en het belang ervan te negeren."