Номер 2, страница 57 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Вопросы. Параграф 1.9. Как решать задачи по кинематике. Глава 1. Кинематика точки. Основные понятия кинематики. Кинематика - номер 2, страница 57.

Условие.

2. Какие устройства для определения времени финиша применяются на спортивных соревнованиях (бег, горные лыжи, коньки)? Напишите в форме ретроспективного (хронологического) реферата на основе анализа устройств, используемых на олимпиадах.

Решение.

Начальный этап: Ручной хронометраж (конец XIX - начало XX века)

На заре олимпийского движения, начиная с первых Игр современности в 1896 году в Афинах, точность измерения времени была весьма условной. Основным и единственным инструментом для фиксации результатов был механический секундомер. На финише каждого спортсмена находилось несколько судей-хронометристов, каждый со своим секундомером. Они запускали его вручную по сигналу стартового пистолета (ориентируясь на дым, а не на звук, чтобы минимизировать погрешность из-за скорости звука) и останавливали в момент, когда спортсмен пересекал финишную черту. Итоговый результат определялся как среднее или медианное значение показаний всех судей. Главным недостатком такого метода была низкая точность, составлявшая в лучшем случае $1/10$ секунды, и высокая степень субъективности, связанная со скоростью реакции каждого отдельного судьи.

Эра автоматизации: Фотофиниш и первые электронные системы (1930-е - 1950-е)

Технологический прорыв в спортивном хронометраже произошел в 1930-х годах. На Олимпиаде 1932 года в Лос-Анджелесе компания Omega, ставшая официальным хронометристом Игр, впервые представила хронографы, способные измерять время с точностью до $1/10$ секунды. Тогда же была впервые применена камера для фотофиниша «Kirby Camera», которая помогала безошибочно определить порядок финишировавших спортсменов в спорных ситуациях. Однако настоящий переворот случился на Играх 1948 года в Лондоне. Здесь была внедрена первая полностью автоматическая система хронометража. Стартовый пистолет был соединен с хронометром, запуская его автоматически, а на финишной линии был установлен фотоэлемент («Magic Eye»), луч которого, прерываемый спортсменом, останавливал время. Это позволило достичь невиданной ранее точности в $1/100$ секунды и исключить человеческий фактор из процесса фиксации времени финиша.

Кварцевая революция и цифровая эпоха (1960-е - 1980-е)

Появление кварцевых часовых механизмов в 1960-х годах ознаменовало новую эру в точности измерений. На Олимпиаде в Токио в 1964 году впервые была использована полностью электронная система хронометража, основанная на кварцевых генераторах. Она позволяла не только фиксировать время с высокой точностью, но и выводить результаты на табло в режиме реального времени. На Играх 1968 года в Мехико были представлены еще два важных нововведения. В плавании появились контактные панели на торцах бассейна, позволившие пловцам останавливать свой собственный таймер касанием руки. В горнолыжном спорте на старте установили специальные калитки: спортсмен, отталкиваясь, открывал их и тем самым автоматически запускал свой индивидуальный отсчет времени. На финише время по-прежнему останавливали фотоэлементы. Точность измерений в этот период достигла $1/1000$ секунды.

Современная эра: Высокотехнологичные решения (с 1990-х по настоящее время)

Современные олимпийские соревнования используют комплексные, интегрированные системы хронометража, объединяющие в себе несколько технологий.
В легкоатлетическом беге, конькобежном спорте и других дисциплинах, где важен каждый момент, ключевую роль играет цифровая щелевая фотофиниш-камера (например, Omega Scan’O’Vision). Она делает до 10 000 цифровых снимков в секунду узкой вертикальной полосы финишной черты. Эти снимки объединяются в единое изображение, на котором виден точный момент пересечения линии каждой частью тела или инвентаря спортсмена, что позволяет определять время с точностью до тысячных долей секунды.
В легкой атлетике стартовые колодки оснащены датчиками давления, которые измеряют время реакции спортсмена на стартовый выстрел. Если реакция быстрее $0.1$ секунды, фиксируется фальстарт.
В лыжных гонках и марафонском беге применяется транспондерная система. Небольшие RFID-чипы, закрепленные на ноге или номере спортсмена, передают сигнал на антенны, расположенные на стартовой и финишной линиях, а также на промежуточных отсечках. Это позволяет фиксировать не только общее время, но и «чистое» время каждого участника (от момента пересечения им стартовой линии).
В горнолыжном спорте используются стартовые калитки и финишные фотоэлементы, но теперь это дублированные системы инфракрасных лучей, которые гарантируют срабатывание, даже если спортсмен пересекает линию в падении. Вся информация мгновенно обрабатывается и передается на табло и в системы телевизионных трансляций.

Ответ: В ходе эволюции олимпийского хронометража применялись следующие устройства для определения времени финиша: механические секундомеры, электромеханические хронографы, пленочные и цифровые щелевые фотофиниш-камеры, фотоэлектрические ячейки (фотоэлементы) и системы инфракрасных лучей, кварцевые таймеры, стартовые колодки с датчиками фальстарта, стартовые калитки (в лыжах), контактные панели (в плавании) и транспондерные системы (RFID-чипы), объединенные в единые компьютеризированные сети.