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百米田径比赛巧妙的发令设计

Q 田径运动场赛道的宽度是1.22m(2004年指定国际标准)。九个赛道上的田径选手并列比赛的话,两边选手的间隔超过10m。假设发令员(示意比赛开始的裁判人员)到1号赛道选手的距离是1m,到9号赛道选手的距离为10m。如果发令员在比赛开始使用火药型发令枪,那么发令枪响起时,枪声从1号赛道选手传到9号赛道选手,大概存在多长时间的延迟?

1. 0.03s

2. 0.02s

3. 0.01s

4. 不足0.01s

不会因赛道产生差别的发令

答案是1。至今为止,男子百米田径的最高纪录保持者是牙买加的博尔特。2009年8月16日,博尔特创下了最高纪录9.58s,顺风速度平均每秒10.9m。

正式比赛中,时间记录需要精确到0.01s。

以前学校开运动会的时候使用的发令枪是常见的火药型手枪,以枪声响起作为比赛开始的发令信号。选手与发令员的距离不同,听到枪声的时间也会不一样。会有多大的差别呢?我们就算算看。

1m以内,声音传递的时间为1m÷340m/s≈0.00294s。

10m的话,声音传递的时间为10m÷340m/s≈0.0294s。

两者之差为0.0294s-0.00294s≈0.026s。在以0.01s为单位的较量中,声音传播速度出现如此大的差值,比赛会变得很不公平。

因此,实际比赛时,会在每个赛道的选手身后放一个喇叭,发令员鸣枪的同时喇叭也会响起。

即便如此,很多选手还是会等到发令员的枪声响过才会活动身体。

于是,现在发令枪(形状虽为传统手枪,简单而言只是个开关)并不会发出声音。发出声音的是选手身后的喇叭。

声音的速度

人耳听到的声音几乎都是通过空气传播的。在没有空气的真空状态下光仍然可以传递,但声音却不行。因此,没有空气的宇宙空间是一个无声的世界。

当气温为20℃时,声音在空气中传递的速度约为340m/s(大约为1200km/h)。温热的空气中,声音传播得稍快一些,冷空气里声音传播的速度会微微降低。超声速飞机的飞行速度比声音在空气中传播的速度还要快。

声音在固体、液体中也可以传播。声音在水中的传播速度比在空气中的传播速度快4倍,在钢铁中的传播速度比空气快15倍。

光在真空中的传播速度为299792458m/s(≈300000km/s)。现在,1m的长度便是由光速定义而来的

与声音的传播速度比起来,光的传播速度要快很多。因此,雷雨天气我们先看到闪电,后听到雷声。打雷或者放烟花的时候,忽略光传递的时间,仅通过声音的传播速度就可以计算出雷或者烟花与我们之间的距离。

例如,从打闪到听到雷声的时间为15s,我们方可计算:

距离=速度×时间=340m/s×15s=5100m

也就是说,雷电发生在距离我们5.1km的地方。 5OE+FxXT9gh/pFYZNwvLUV1fYMyoyLSSs7ZeW23WFOlZN9o28s22PhAyRTbc4Uwo

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