De relatie van een zwemmer met het water is bijzonder, schrijft Josje van Houwelingen in haar proefschrift: water is namelijk niet alleen het medium waartegen de zwemmer zich afzet, maar ook de remmende factor. Naast kracht en uithoudingsvermogen zijn de optimale techniek en stroomlijning daarom essentieel voor de topzwemmer. “Neem de houding van je handen; uit metingen in de windtunnel en computersimulaties blijkt dat je de optimale voortstuwing krijgt als je je vingers iets spreidt.”

En omdat de handen zorgen voor een groot deel van de voorstuwing, kan een kleine aanpassing in de techniek - zoals de houding van de vingers gedurende de slag - een groot effect hebben, legt de promovenda uit: “Met een grove berekening kom ik uit op ruim een halve seconde op de vijftig meter vrije slag. Als je dan bedenkt dat Ranomi Kromowidjojo in de olympische finale van Rio als zesde eindigde op 0,12 seconden van de winnares…”

Zwembad

Met andere woorden: kleine aanpassingen aan de zwemtechniek kunnen grote gevolgen hebben. Meer dan voldoende reden om te proberen om de bewegingen van de zwemmers - en de stroming van het omringende water - zo nauwkeurig mogelijk vast te leggen. Bij haar onderzoeksgroep, Turbulentie & Werveldynamica, is veel ervaring met het volgen van vloeistofstromingen, vertelt Van Houwelingen, maar helaas zijn de technieken uit het lab niet direct geschikt voor het zwembad.

“Normaal volgen we met een supersnelle camera speciale deeltjes in de vloeistof. Die zijn zo klein dat ze perfect meebewegen met stroming. Daarnaast heb je veel licht nodig, omdat je zulke snelle opnames maakt. In het lab gebruiken we hiervoor lasers, maar die kunnen we in een regulier zwembad niet gebruiken en het zwembadwater willen we niet met deeltjes vervuilen. Bovendien kan dit ook risico’s met zich meebrengen voor zwemmers.”

De tekst gaat door onder de foto.

Luchtbellen

Van Houwelingen moest in het zwembad daarom genoegen nemen met minder nauwkeurige metingen, legt ze uit. “Ik heb een ‘gewone’ hogesnelheidscamera gebruikt, en in plaats van kleine deeltjes, hebben we gekozen voor luchtbelletjes. Luchtbellen reageren sterk op de stroming, maar hebben ook hun eigen dynamica. Van nature bewegen ze bijvoorbeeld omhoog in water. Toch is het goed genoeg om structuren in de stroming in beeld te brengen. En de belichting van luchtbelletjes kan gelukkig gewoon met omgevingslicht.”

Belangrijk voor het slagen van dit project was dat besloten werd om het trainingsbad van het Pieter van den Hoogenband Zwemstadion te voorzien van een dubbele bodem en dubbele wand. “Het systeem waarmee we het belletjesgordijn maakten, konden we daardoor veilig in de bodem wegwerken, en de camera konden we in de zijwand kwijt.”

Ledlampje

Van Houwelingen ontwikkelde daarnaast een manier om automatisch de snelheid van zwemmers te meten. “Daarvoor hebben we een simpel led-lampje gebruikt op de heup. Daardoor konden we meten hoe de snelheid van de zwemmer fluctueert tijdens een slagcyclus.” Idealiter is die snelheid zo constant mogelijk, legt de promovenda uit: “Omdat de weerstand kwadratisch toeneemt met de snelheid, ondervind je bij dezelfde gemiddelde snelheid meer weerstand als tijdens een deel van de slag de snelheid beduidend hoger ligt dan tijdens de rest van de cyclus.”

Met behulp van de opgeplakte led-lampjes deed Van Houwelingen proeven waarbij zwemmers de bewegingen van hun armen en benen moesten synchroniseren met een simpel ritmisch geluidssignaal. Dat geluid kregen de proefpersonen te horen via een speciale mp3-speler voor onder water, legt ze uit. “Dan krijg je geen speakertje in je oor, maar wordt die vlak naast je oor op je kaakbot geklemd. Het geluid hoor je via het bot.”

Watermanagement

Omdat de snelheidsmetingen relatief eenvoudig zijn, en de zwemmers prima in staat bleken om hun slagritme aan te passen op deze geluidssignalen, ziet de onderzoekster mogelijkheden om deze technieken in te passen in trainingen. Voor het belletjesgordijn ligt dat wat lastiger. “We hebben bewezen dat het principe werkt, maar in een vervolgproject moet het systeem nog gebruiksvriendelijker worden gemaakt voor de zwempraktijk.”

Zelf gaat Van Houwelingen volgende week aan de slag bij ingenieursbureau Witteveen + Bos, waar ze zich met watermanagement zal bezighouden. “Weer met water, maar nu in de richting van civiele techniek, dus toch echt iets heel anders.”