Je leest:

Inworp mag lager

Inworp mag lager

Hoe een voetballer het beste een bal ingooit? Volgens natuurkundigen onder een hoek van 45 graden, maar profvoetballers weten wel beter. Gewapend met een videocamera en wat kennis van het menselijk lichaam rekende Nick Linthorpe van de Brunel Universiteit door waarom een worp onder 30 graden veel verder komt dan een worp met de ‘ideale’ lanceerhoek.

Kogelstoters, voetballers en speerwerpers, allemaal gooien ze verkeerd. Tenminste, dat zou je denken als je met Newton’s bewegingsleer berekent hoe je een projectiel het beste kunt lanceren. Elke werper moet met twee zaken rekening houden: de bal, speer of kogel moet veel tijd in de lucht doorbrengen en dat gaat het beste door hem in een hoge boogbaan te gooien. Om ver te komen moet het projectiel ook een flinke horizontale snelheid hebben. De ideale verdeling van energie over die twee richtingen krijg je als je onder een hoek van 45 graden lanceert. Waarom werpen die rare sporters dan onder een veel lagere hoek? In Physics World vertelt sportwetenschapper Nick Linthorpe over de wetenschap van de worp.

De Brit Gary Neville is Engelands inworpspecialist en gooit de bal met een lage boogbaan makkelijk tot op veertig meter van de zijlijn. bron: Getty Images

Hommels, kangaroes, voetballers

Natuurkunde werkt prima als het over levenloze voorwerpen gaat, maar pas de formules klakkeloos toe op levende wezens en je krijgt rare resultaten. Hommels zouden niet aërodynamisch genoeg zijn om te vliegen en een kangaroe kan nooit genoeg energie uit eten halen om de hele dag op en neer te springen. Er is niets mis met de beestjes – in de berekening zit gewoon een verkeerde aanname. Zo springt een kangaroe niet van stilstand naar stilstand, maar slaat hij bij het neerkomen energie op in zijn verende spieren. Per sprong is daardoor veel minder energie nodig, dan een model van het beest als een neerploffende zak aardappelen voorspelt.

De kangaroe-fout is precies wat er misgaat als je de ideale kogelbaan gebruikt om een ingooiende voetballer te beschrijven. Een middeleeuws kanon levert dan wel onder elke willekeurige hoek evenveel energie, maar een menselijke sporter kan dat niet. De bouw van onze spieren en skelet maken dat we veel makkelijker horizontale kracht leveren met de enorme borstspieren dan dat we iets omhoog tillen met de kleinere schouderspieren. Een sporter kan méér kracht ontwikkelen in horizontale dan in verticale richting en als hij probeert om net als een kanon onder 45 graden te gooien, verspilt hij energie.

Een voetbal krijg je nóg verder het veld in als je niet alleen onder een hoek van 30 graden, maar ook nog eens na een salto gooit: het hele lichaam werkt dan mee aan de beweging en weet de bal meters verder te krijgen dan met een normale worp.

Natuurlijk zijn sporters er door duizenden uren training al lang achter hoe ze ver kunnen gooien. Rond gemiddeld 30 graden ontwikkelt een sporter de meeste energie. “Die hoek verschilt van atleet tot atleet”, legt Linthorpe uit. “Ze hebben ledematen van verschillende lengte, andere spieren, een eigen werptechniek. Toch gooit iedereen het lekkerst in een klein gebied tussen de 25 en 35 graden.”

Linthorpe denkt niet dat zijn berekeningen aan voetballers, die ook opgaan voor kogelstoters, speerwerpers en verspringers (die zichzelf als projectiel gebruiken) sportprestaties direct kunnen verbeteren. Wél ziet hij toepassingen in het ontwerpen van betere trainingsapparatuur en sportmateriaal. “Bovendien is de natuurkunde achter sport gewoon léuk”, voegt de sportwetenschapper toe: “ik moedig dan ook iedereen aan de wetenschappelijke kant van zijn favoriete sport te bekijken!”

Zie verder

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 mei 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE