Rowbots: Het mysterie rond (a)synchroon roeien

We zijn gewend dat roeiers in de dubbel twee of dubbel vier precies elkaars beweging volgen. Toch zijn er goede argumenten om te denken dat asynchroon roeien tot betere resultaten leidt. Wat doe je als je alle menselijke factoren uit wil schakelen? Dan laat je ro(w)bots roeien. Maar zelfs dan blijft het de vraag wat nou werkelijk beter is.

Waarom zou het efficiënter zijn om asynchroon te roeien? Daarvoor moeten we de mechanica induiken. Roeiers leveren vermogen door kracht uit te oefenen op de riemen. De boot moet de weerstand van het water overwinnen om vooruit te komen. Die weerstand neemt kwadratisch toe met de snelheid. Als de boot twee keer zo hard gaat is de tegenkracht vier keer zo groot. Het vermogen dat geleverd moet worden om die tegenkracht te overwinnen is zelfs acht keer zo groot. Het is daarom het beste om met een zo contant mogelijke snelheid door het water te gaan. Maar als je synchroon roeit varieert de snelheid van de boot steeds. Tijdens de fase dat de riemen in het water zijn versnelt de boot, daarna neemt de snelheid weer wat af. Dat is ongunstig. Want het extra vermogen dat verloren gaat als de boot wat harder gaat wordt niet goedgemaakt als je wat langzamer gaat. Fluctuaties in snelheid leiden tot vermogensverlies. De oplossing lijkt dus eenvoudig. Als de ene roeier naar voren beweegt moet de andere naar achter bewegen en vice versa. Op die manier blijft de snelheid van de boot min of meer constant. Dat idee is al heel oud. In het volgende filmpje kun je zien hoe Londense roeiers dit in 1929 in de praktijk probeerden te brengen.

Toch is er nooit bewijs gevonden dat asynchroon roeien sneller gaat. De meest voor de hand liggende verklaring is dat mensen moeite hebben om asynchroon te roeien omdat het tegennatuurlijk is, en daardoor minder goed presteren. Ook heb je een iets langere boot nodig als je asynchroon roeit. Maar laten we beginnen bij de menselijke factor. Die hebben Anouk de Brouwer, Harjo de Poel en Mathijs Hofmijster, onderzoekers van de Faculteit Bewegingswetenschappen van de VU, in kaart gebracht door twee ergometers aan elkaar te koppelen. Het vliegwiel van de ergometers pasten ze aan zodat de tegenkracht vergelijkbaar is met water. Paren van roeiers kregen de opdracht om een keer synchroon en een keer precies uit fase te roeien. De ergometer kan exact het vermogen meten dat de roeiers leveren, en het percentage van het vermogen dat wordt overgedragen aan het vliegwiel. En wat bleek, de roeiers waren prima in staat om asynchroon te roeien. Ze konden evenveel vermogen leveren. En daarbij ging er minder vermogen verloren. Bij synchroon roeien was het vermogen dat werd overgedragen aan het vliegwiel ongeveer 94% van het vermogen dat de roeiers leverden, bij asynchroon roeien 99%. Dit suggereert dat asynchroon roeien sneller zou moeten gaan.

Het nadeel van ergometers is dat water zich in de praktijk wellicht wat ingewikkelder gedraagt dan je verwacht. Daarom bouwden Jean-Philippe Boucher, Romain Labbé en Christophe Clanet een roeiboot na op een schaal van 1:10. Om ook de menselijke factor uit te sluiten en alle omstandigheden zoveel mogelijk constant te houden lieten ze robots roeien in de boot in een zwembad. Dat leidde tot dit hilarische filmpje:

En zoals te zien is gingen de synchroon roeiende robots tegen de verwachting in sneller! Strijd beslist? Toch niet, want er is ook kritiek. Hoewel de robots dezelfde beweging maken kan het toch zijn dat de synchroon roeiende robots meer vermogen leveren. Dan zijn de omstandigheden niet gelijk, en worden er appels met peren vergeleken. Ook roept hun verklaring wat vraagtekens op. Ze hebben het over een extra boost in de snelheid van de boot als de roeiers weer naar voren bewegen, tegen de vaarrichting van de boot in. Dat zorgt er inderdaad voor dat de boot wat extra versnelt, maar het omgekeerde geldt het ook. Als de roeiers naar achteren bewegen terwijl de riemen door het water gaan zorgt de verplaatsing van het massamiddelpunt van de roeiers ervoor dat de boot juist iets vertraagt.

Ook de biologie kan erbij worden gehaald. Krillen, een soort garnaalachtige zeedieren met pootjes bewegen hun pootjes asynchroon en verplaatsen zich daardoor efficiënter door het water. Dit evolutionaire voordeel is weer een argument voor asynchroon roeien. Aan de andere kant is het wellicht mogelijk dat ingewikkelde stromingen langs de roeiriemen nadelig uitpakken, en stromingsleer erbij moet worden gehaald om het probleem op te lossen. Wellicht is de slag minder efficiënt als je asynchroon roeit door de beweging van het water. Het laatste woord zal er nog niet over gesproken zijn. In de tussentijd houdt iedereen het waarschijnlijk bij de huidige techniek.

Kril die leeft in de Noord Atlantische oceaan. Bron: https://en.wikipedia.org/wiki/Krill

Boucher, J. P., Labbé, R., & Clanet, C. (2017). Row bots. Physics Today, 70(6), 82-83.

de Brouwer, A. J., de Poel, H. J., & Hofmijster, M. J. (2013). Don’t rock the boat: how antiphase crew coordination affects rowing. PloS one, 8(1), e54996.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *