Vi kender det fra cykelryttere, svømmere og sprintere: Tøjet skal være superstramt og strømlinet, så de lettere kan skyde frem gennem luften eller vandet. En vedholdende myte fortæller endda, at sportsmænd fjerner hårene på deres ben for at mindske vindmodstanden.
Men til fodbold-VM i Sydafrika i 2010 og til EM i Polen og Ukraine i 2012 er der ikke meget aerodynamik over outfittet.
Faktisk ser fodboldshortsene ud til at blive større og løsere år for år. Hvordan hænger det sammen?
Det har Julie Christensen fra Aalborg undret sig over, og det har vi ærlig talt også her på Videnskab.dk. Vi greb telefonen og sendte spørgsmålet videre til lektor Henrik Sørensen, som forsker i sportens biomekanik ved Aarhus Universitet.
Er du god til matematik?
»Det er sådan set meget simpelt. Er du god til matematik?« lægger Henrik Sørensen ud med at spørge, da Videnskab.dk ringer op til Århus.
Da han får et lidt nølende svar, tilføjer han hurtigt, at det skam ikke er særlig kompliceret. Svaret på spørgsmålet, forklarer han, ligger i en ret simpel fysisk lov, som ser sådan her ud: F = ½ ∙ A ∙ c ∙ ρ ∙ v2
F er den vindmodstand, som en sportsudøver møder, når han bevæger sig. Og det er den modstand, som sportsudøveren gerne vil minimere, så han ikke skal bruge så meget energi.
Ligningen fortæller, at modstanden er afhængig af fire forskellige parametre:
- det areal af sportsudøveren, som møder modstanden (A)
- det materiale, som sportsudøveren bevæger sig gennem (c)
- sportsudøverens form og overflade (ρ) og til sidst
- den relative fart, som sportsudøveren bevæger sig med (v)
Fodboldspillerne løber ikke hurtigt nok
\ Fakta
Spørg Videnskaben Classic Med jævne mellemrum 'genudgiver' vi tidligere spørgsmål og svar fra vores populære spørgekasse Spørg Videnskaben, f.eks. pga. aktualitet. Denne artikel blev første gang bragt på Videnskab.dk 5. juli 2010.
Stramt, glat og aerodynamisk tøj kan mindske vindmodstanden ved at gøre sportsudøverens areal er mindre, så luftmolekylerne glider lettere forbi. Men læg mærke til, at hastigheden (v) står i anden potens i ligningen, og dermed er et afgørende parameter.
Og det er her, vi finder svaret på Julies spørgsmål: Fodboldspillerne løber simpelthen ikke hurtigt nok til, at vindmodstanden har nogen praktisk betydning.
»Når bevægelsen foregår i luft, så er det simpelthen skide lige meget,« fastslår Henrik Sørensen. »Vindmodstanden er peanuts, selv hvis man er en sprinter. Og for fodboldspillerne er det i praksis fuldstændig ligegyldigt,« siger han.
Et modefænomen
Når vindmodstanden betyder så meget i cykling, er det fordi, cykelrytterne bevæger sig væsentligt hurtigere end fodboldspillere.
For svømmere skyldes det, at modstanden i vandet er langt højere end i luften.
Så selvom strømlinet tøj kan have en minimal effekt for en sprinter, er der ikke nogen idé i at give fodboldspillerne stramme trikoter på.
Men hvis det ikke er aerodynamik, der bestemmer, hvordan dragten ser ud, hvad er det så der bestemmer, hvordan fodboldtøjet er udformet?
Men her må Henrik Sørensen melde pas:
»Jeg ved kun noget om det rent naturvidenskabelige. Jeg kan ikke forklare, hvorfor shortsene for eksempel bliver større og større. Der skal du nok snakke med en, der ved noget om mode eller design,« siger han.
Fodboldshorts og kvindeskørter
Derfor spørger vi sociolog Bjørn Schiermer Andersen fra Københavns Universitet, om han kan forklare, hvorfor fodboldtøjet ser ud, som det gør.
»Man kan se, at fodboldmoden afspejler nogle modetendenser i resten af samfundet. I dag er trøjerne faktisk rimelig kropsnære, hvilket også er en generel modetendens i modebilledet,« forklarer han.
Men Bjørn Schiermer Andersen pointerer også, at moden per definition er irrationel, og derfor finder man næppe noget fornuftigt svar på, hvorfor dragterne udvikler sig, som de gør.
»Fodboldshortsene er i dag større end dengang Preben Elkjær løb rundt på banen. Det udvikler sig i irrationelle cykler, ganske ligesom pigernes kjolelængder,« siger han.
Vi takker Julie for spørgsmålet og sender hende en T-shirt, som også er ganske velegnet til at spille fodbold i.
Du kan læse flere spørgsmål og svar i vores Spørg Videnskaben-arkiv, eller du kan sende os et af dine egne spørgsmål på redaktionen@videnskab.dk
\ Ligningen for vindmodstand
Ligningen for vindmodstand ser sådan her ud:
F = ½ ∙ A ∙ c ∙ ρ ∙ v2
Det er faktisk ikke så kompliceret.
Det er F'et, det hele handler om. F'et er den vindmodstand, som en sportsudøver møder, når han bevæger sig. Det er den modstand, som han gerne vil minimere, fordi han så ikke skal bruge så meget energi på at bevæge sig.
Modstanden afhænger af fire forskellige parametre. A, c, ρ og v.
A er arealet, som møder vindmodstanden. Jo større areal, jo større modstand. Når cykelrytterne læner sig hen over styret på cyklen, så minimerer de deres areal, og dermed også vindmodstanden.
c er tætheden i det materiale, man bevæger sig i. Jo større densitet, jo mere modstand. Der er mere modstand i vand end i luft, og derfor er det særligt vigtigt at minimere modstanden, når man svømmer.
ρ (tegnet 'ro') er et ingeniørparameter, som beskriver en overflades egenskaber og form. Her gælder det om at have en glat overflade, som lader luftmolekylerne glide lige forbi, og en form, som sørger for, at molekylerne ikke skaber turbulens og undertryk bag sportsudøveren. Det er derfor, cykelrytterne i Tour de France er iført pudsige, lange hjelme til enkeltstarterne.
Endelig er der ligningens v, som er den relative hastighed. Det vil sige sportsmandens hastighed medregnet eventuelt medvind eller modvind.
Som man kan se i ligningen, så står der ikke bare v, men v2 . Det vil sige, at når hastigheden fordobles, så firdobles modstanden. Det gør hastigheden til en afgørende parameter i ligningen, og det betyder, at med fodboldspillernes beskedne fart, så er vindmodstanden i praksis ubetydelig.
I øvrigt handler aerodynamik ikke kun at gøre arealet så lille som muligt, det handler også om at sørge for, at luftmolekylerne slipper nemt forbi. Derfor skal man undgå, at luftmolekylerne skaber turbulens bag en cykelrytter, fordi det skaber undertryk og på den måde øger vindmodstanden.
De pudsige enkelstartshjelme i Tour de France er skabt til at forhindre sådan en turbulens.
(Foto af cykelrytter: Boris Brühmann)
\ Vidste du? Fodboldtøj under VM i 2010
Sportsgiganten Nike ville i 2010 ikke kun lave VM-trøjen funktionel og flot, den skulle også være bæredygtig.
Derfor udviklede firmaet en type fodboldtøj, der er lavet genbrugte plastflasker, som blev hentet fra lossepladser i Japan og Taiwan.
Det tog op til otte genbrugte plastikflasker at lave en fodboldtrøje.
Plastikplasker smeltes om til en slags garn, som derefter væves til fodboldtrøjer, og den fremgangsmåde mindsker energiforbruget med op til 30 procent, hævder Nike.
Ni af VM-holdene spillede i Nikes genbrugstrøjer: Brasilien, Portugal, Holland, USA, Sydkorea, Australien, New Zealand, Serbien og Slovenien.
