Of: Human locomotion on ice: the evolution of ice-skating energetics through history
De moderne triatleet kan zich op de ijsbaan eigenlijk niet meer vertonen op iets anders dan klapschaatsen. Deze nieuwe techniek leidde er in de jaren ‘90 toe dat schaatsers ineens 3-5% sneller waren dan met de klassieke noren. Technische vooruitgang in het ontwerp van schaatsen is niet iets van de laatste tijd, maar vindt al de 3000 jaar plaats. Rond 1800 voor Christus werd in grote delen van Noord-Europa geschaatst op ondergebonden botten van dieren. Deze primitieve botte(n)schaatsen waren echter niet te vergelijken met de moderne Vikings.
Een groep Italiaanse onderzoekers wilde weten hoeveel energie het had gekost om zich op deze en andere ouderwetse schaatsen voort te bewegen. Ze bestudeerden hiervoor uitgebreid de geschiedenis van het schaatsen (die natuurlijk naar Nederland leidde) en legden een collectie aan van glij-”ijzers”uit verschillende periodes. Omdat de originele archeologische bottenschaatsen niet geschikt meer waren voor gebruik, lieten ze een paar zo echt mogelijke replica’s namaken van het middenvoetsbeen van een paard, Ook vonden ze in hun zoektocht de eerste houten schaatsen met een metalen blad uit 11e eeuw (ook in Nederland natuurlijk), varianten uit de 15e eeuw en 18e eeuw, en gebruikten ze een modern exemplaar (een klapschaats van Kevlar-staal). De eerste twee exemplaren wogen anderhalf keer zoveel als een moderne schaats, en pas vanaf het 18e eeuwse model werden de ijzers duidelijk langer.
Van links naar rechts: de bottenschaatsen, schaatsen uit resp. de 11e, 15e en 18e eeuw, en de alom bekende moderne variant
Om te meten hoeveel energie het voortbewegen op deze klassieke modellen kostte in, werden ze gebruikt door vijf voormalig professionele shorttrackers. Ze moesten met alle schaatsen 7 minuten rondjes rijden op een ijsbaan: met een lage snelheid die lang vol te houden was en met een wat hogere snelheid. De bottenschaatsen werden echter alleen op de lage snelheid getest omdat de shorttrackers het gewoonweg te gevaarlijk vonden om er harder mee te gaan. Ondertussen werd energieverbuik gemonitord door met een draagbaar “gasmasker” zuurstofverbruik en CO2-output te meten. Zo kon de hoeveelheid energie per meter uitgerekend worden voor ieder paar schaatsen.
Uit het onderzoek bleek dat de shorttrackers gemiddeld vier keer zoveel energie kostte om op botte botten-schaatsen vooruit te komen dan op het laatste model Viking. Daardoor schaatsten ze ook ongeveer 4 keer zo snel. De vooruitgang in het schaatsontwerp naar de modellen met een metalen blad heeft ervoor gezorgd dat een lange tijd schaatsen de snelste manier van voortbewegen was, vergeleken met energie-input . Met de 15e en 18e-eeuwse schaatsen was het voor de shorttrackers bijvoorbeeld ⅓ minder energie-verbruikend dan hardlopen. Pas de uitvinding van de fiets in de 19e eeuw heeft hier verandering in gebracht, nu is fietsen op een moderne racefiets het snelste in verhouding met de energie-input.
De introductie van de klapschaats in 1990 zorgde voor een ware revolutie, maar de evolutie van het schaatsen loopt dus vele eeuwen verder terug. De onderzoekers stellen in hun artikel dat momenteel officiële regels in de sport de limiterende factor zijn voor verdere technologische ontwikkeling van schaatsen en andere sporten. Hierbij denken ze bijvoorbeeld aan de ontwikkeling van zichzelf-smerende ski’s en schaatsen. Of we de komende 3000 jaar nog harder kunnen gaan ligt volgens hen dus alleen aan hoe regels in de sport zullen veranderen.
Het originele artikel verscheen in 2007 in het Journal of Experimental Biology en is een aanrader voor schaatsliefhebbers (en andere liefhebber van leuke wetenschappelijke artikelen).
Deze blog verscheen in het maart-nummer van de Tribune, het clubblad van Triathlonvereniging GVAV Groningen
De moderne triatleet kan zich op de ijsbaan eigenlijk niet meer vertonen op iets anders dan klapschaatsen. Deze nieuwe techniek leidde er in de jaren ‘90 toe dat schaatsers ineens 3-5% sneller waren dan met de klassieke noren. Technische vooruitgang in het ontwerp van schaatsen is niet iets van de laatste tijd, maar vindt al de 3000 jaar plaats. Rond 1800 voor Christus werd in grote delen van Noord-Europa geschaatst op ondergebonden botten van dieren. Deze primitieve botte(n)schaatsen waren echter niet te vergelijken met de moderne Vikings.
Een groep Italiaanse onderzoekers wilde weten hoeveel energie het had gekost om zich op deze en andere ouderwetse schaatsen voort te bewegen. Ze bestudeerden hiervoor uitgebreid de geschiedenis van het schaatsen (die natuurlijk naar Nederland leidde) en legden een collectie aan van glij-”ijzers”uit verschillende periodes. Omdat de originele archeologische bottenschaatsen niet geschikt meer waren voor gebruik, lieten ze een paar zo echt mogelijke replica’s namaken van het middenvoetsbeen van een paard, Ook vonden ze in hun zoektocht de eerste houten schaatsen met een metalen blad uit 11e eeuw (ook in Nederland natuurlijk), varianten uit de 15e eeuw en 18e eeuw, en gebruikten ze een modern exemplaar (een klapschaats van Kevlar-staal). De eerste twee exemplaren wogen anderhalf keer zoveel als een moderne schaats, en pas vanaf het 18e eeuwse model werden de ijzers duidelijk langer.
Van links naar rechts: de bottenschaatsen, schaatsen uit resp. de 11e, 15e en 18e eeuw, en de alom bekende moderne variant
Om te meten hoeveel energie het voortbewegen op deze klassieke modellen kostte in, werden ze gebruikt door vijf voormalig professionele shorttrackers. Ze moesten met alle schaatsen 7 minuten rondjes rijden op een ijsbaan: met een lage snelheid die lang vol te houden was en met een wat hogere snelheid. De bottenschaatsen werden echter alleen op de lage snelheid getest omdat de shorttrackers het gewoonweg te gevaarlijk vonden om er harder mee te gaan. Ondertussen werd energieverbuik gemonitord door met een draagbaar “gasmasker” zuurstofverbruik en CO2-output te meten. Zo kon de hoeveelheid energie per meter uitgerekend worden voor ieder paar schaatsen.
Uit het onderzoek bleek dat de shorttrackers gemiddeld vier keer zoveel energie kostte om op botte botten-schaatsen vooruit te komen dan op het laatste model Viking. Daardoor schaatsten ze ook ongeveer 4 keer zo snel. De vooruitgang in het schaatsontwerp naar de modellen met een metalen blad heeft ervoor gezorgd dat een lange tijd schaatsen de snelste manier van voortbewegen was, vergeleken met energie-input . Met de 15e en 18e-eeuwse schaatsen was het voor de shorttrackers bijvoorbeeld ⅓ minder energie-verbruikend dan hardlopen. Pas de uitvinding van de fiets in de 19e eeuw heeft hier verandering in gebracht, nu is fietsen op een moderne racefiets het snelste in verhouding met de energie-input.
De introductie van de klapschaats in 1990 zorgde voor een ware revolutie, maar de evolutie van het schaatsen loopt dus vele eeuwen verder terug. De onderzoekers stellen in hun artikel dat momenteel officiële regels in de sport de limiterende factor zijn voor verdere technologische ontwikkeling van schaatsen en andere sporten. Hierbij denken ze bijvoorbeeld aan de ontwikkeling van zichzelf-smerende ski’s en schaatsen. Of we de komende 3000 jaar nog harder kunnen gaan ligt volgens hen dus alleen aan hoe regels in de sport zullen veranderen.
Het originele artikel verscheen in 2007 in het Journal of Experimental Biology en is een aanrader voor schaatsliefhebbers (en andere liefhebber van leuke wetenschappelijke artikelen).
Deze blog verscheen in het maart-nummer van de Tribune, het clubblad van Triathlonvereniging GVAV Groningen
Mooi plaatje hierbij!
BeantwoordenVerwijderenhttp://www.shorttrackbrabant.nl/images/skateforlife.jpg