Bewegingswetenschapper Dinant Kistemaker rekent af met de belofte van een populaire traptechniek en geeft bij aanvang van het fietsseizoen wat adviezen aan de liefhebber.
In het wielrennen doet men er alles aan om zo veel mogelijk effectieve kracht te leveren op het pedaal, met zo min mogelijk weerstand. Windtunnels, wattagemeters en strakke pakjes. Alles voor de snelheid. Een van de snelheid bevorderende verhalen in het peloton is die van het tangentieel trappen. Kort gezegd: zodanig trappen dat de kracht van de voet op het pedaal zo veel mogelijk loodrecht op de crank staat tijdens het ronddraaien.
Bewegingswetenschapper Dinant Kistemaker, van de Vrije Universiteit Amsterdam, zelf fervent sporter, wilde weten of dat verhaal ook de wetenschappelijke toets kan doorstaan. Samen met collega’s bouwde hij een spierskeletmodel van een wielrenner in zijn lab, en gaf het opdracht tangentieel te trappen.
We laten complotdenkers te veel twijfel zaaien over HPV-vaccins
We leven in een tijd van vaccinatie-angst, waarin complottheorieën welig tieren. We moeten tegengas geven, zegt onderzoeker Simon Williams.
Hoe zit dat precies met de trapbeweging op de fiets?
‘De pedaalkracht die elke fietser levert, kun je opdelen in twee componenten: een die loodrecht staat op de crank, de tangentiële kracht, die zorgt voor het vermogen dat de fietser levert. En een radiale kracht, die in de richting staat van de crank, en niet bijdraagt aan het trapvermogen. Het verhaal in de wielersport is dat je voor meer vermogen en hogere efficiëntie de radiale component zo klein mogelijk moet maken.’
Logisch toch?
‘Als wetenschapper wil ik bewijs zien. Experimenteel lukt dat niet. Een wielrenner kan niet zomaar fietsen zonder radiale krachten op het pedaal te leveren. Uiteindelijk hebben we het bewijs geleverd via geavanceerde computermodellen. Lang geleden zijn we begonnen met metingen aan spieren van proefdieren, zoals die van de rat.
Die data zijn gevangen in modellen en vervolgens ‘opgeblazen’ naar menselijke proporties. Daarvoor maken we gebruik van metingen aan spieren van overledenen die hun lichaam ter beschikking hebben gesteld aan de wetenschap. Via nieuwe wiskundige technieken kunnen we uitrekenen hoe spieren optimaal moeten aanspannen bij het fietsen. Daar zijn we wel een aantal jaren mee bezig geweest.
Het resultaat is een geavanceerd computermodel met artificiële spieren, botten en gewrichten van het menselijk been en de romp, dat wél zuiver tangentieel kan trappen, en dus de radiale krachten vermijdt. En wat bleek? Je trapt dan veel minder efficiënt, en in plaats van het beloofde hogere vermogen bleek juist het tegendeel: het maximale sprintvermogen daalt met maar liefst 50 procent.’
Hoe kan zoiets?
‘De pedaalkracht is de uitkomst van de samenwerking tussen verschillende beenspieren. Het blijkt dat radiale pedaalkrachten een onvermijdelijk bijproduct zijn van optimaal fietsen. Als je die radiale krachten probeert te vermijden, dan kun je de grote belangrijke spieren niet maximaal benutten, denk aan de quadriceps, de bilspier en de hamstrings. Bovendien moet je bij het vermijden van radiale krachten spieren aanspannen die juist energie opslurpen.’
Dan zijn we zeer benieuwd hoe je dan wel moet trappen.
‘Een eensluidend advies voor iedere renner is niet mogelijk, want ieder mens heeft weer een andere bouw en samenstelling van spieren. Maar dat is ook niet nodig, uit wetenschappelijk onderzoek blijkt overduidelijk dat je brein – zonder dat je erbij nadenkt – de trapbeweging heel goed kan aansturen. Trappen is een peulenschil voor het brein, zeker vergeleken met schaatsen, of het slaan van een backhand in het tennis.’
Iets anders, Is er eigenlijk een ideale afstelling van zadel en stuur?
‘De precieze optimale houding hangt af van de bouw van de renner. In het algemeen zit je redelijk goed als je zittend op je zadel, met het pedaal beneden, met een bijna gestrekt been met de hiel je trapper kan aanraken. Voor het stuur geldt dat een laag stuur beter is voor de aerodynamica, maar niet goed is voor comfort. Voor de liefhebber, en zeker als je wat ouder wordt, zou ik een hoger stuur aanraden. Door iets meer comfort kun je langer en soms ook harder trappen.’
Met welk gedeelte van je voet kun je de meeste kracht uitoefenen? Waarom eigenlijk niet de hiel, die ligt immers recht onder het onderbeen?
‘Nee, als je met de hak trapt kun je je kuitspieren niet gebruiken en bovendien heeft het een negatieve invloed op de heup- en kniebeweging. De beste plek om te trappen ligt wel rond de bal van je voet. Ook dat hangt weer af van de bouw van de renner.
‘Met ons spierskeletmodel zijn we wel in staat om de ideale cranklengte uit te rekenen, op basis van gegevens van de lengtes van het boven- en onderbeen en de grootte van de belangrijke beenspieren van een renner.’
Hoe voorkom je een slapend lid?
‘Je moet niet een al te zacht zadel hebben. Het meeste gewicht moet namelijk worden gedragen door je zitknobbels en niet door je weke delen. Tijdens het wielrennen wil je voorover hangen om zo weinig mogelijk lucht te vangen. Dit leidt ertoe dat je bekken voorover kantelt en zodoende je weke delen, zenuwen en bloedvaten extra onder druk staan. Met alle gevolgen van dien. De oplossing hiervoor is eenvoudig: neem een zadel met een uitsparing in het midden. En een goede fietsbroek.’
Hoe belangrijk is de core bij het fietsen?
‘Op het vlakke hebben de rompspieren niet veel invloed. Maar met name als je gaat staan – sprinten of bergop – kun je met je armen en je rompspieren extra vermogen leveren.’
Wat is de rol van gewicht op fietsen in de bergen?
‘In de afdaling zal de zwaardere renner, bij dezelfde afmetingen, sneller dalen dan een lichtgewicht. Maar dat voordeel weegt niet op tegen het extra vermogen dat de zwaardere renner vervolgens moet leveren als de weg weer omhoog gaat. In de afdaling is er immers door de veel hogere snelheid veel meer luchtweerstand dan bergop.’
Tangentieel trappen
Tangentieel trappen betekent dat tijdens de omwenteling de kracht van de voet steeds haaks op de crank wordt uitgeoefend. Dus als de crank naar boven wijst is de trapkracht horizontaal naar voren gericht. Staat de crank horizontaal, dan is de trapkracht naar beneden gericht en als de crank naar beneden wijst is de trapkracht horizontaal naar achteren gericht. Zodra de crank horizontaal naar achteren staat, is de kracht van de voet naar boven gericht.
