Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


Н. Резник
Самоконтроль отшельников


Р. Фишман
Генри Сегерман и его математические этюды


Б. Штерн
Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь


Р. Фишман
Истории мутантов: гомеозисные гены


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза







Главная / Новости науки версия для печати

Мировой рекорд в беге на 100 метров мог бы быть лучше


Рис. 1. С помощью линии (обозначена черным цветом), перпендикулярной беговым дорожкам, определяются положения бегунов на дистанции с течением времени. (Болт — третий справа, в желтой майке; Томпсон — четвертый справа, в красном.) Фото из обсуждаемой статьи
Рис. 1. С помощью линии (обозначена черным цветом), перпендикулярной беговым дорожкам, определяются положения бегунов на дистанции с течением времени. (Болт — третий справа, в желтой майке; Томпсон — четвертый справа, в красном.) Фото из обсуждаемой статьи

Исследование норвежских физиков показывает, что мировой рекорд в беге на 100 метров, установленный ямайским спортсменом Усейном Болтом на недавно завершившейся Олимпиаде в Пекине, мог бы составлять не 9,69 секунд, а чуть ли не 9,5 с, если бы победитель не начал праздновать свой успех на финише дистанции.

16 августа 2008 года ямайский спринтер Усейн Болт побил мировой рекорд в беге на 100 метров (отныне он равняется 9,69 секунды), тем самым улучшив свое же достижение на 0,03 секунды. Это фантастический результат. Его забег стал грандиозным действом не только из-за нового мирового рекорда, но и из-за того, как бежал победитель. Дело в том, что на последних 20 метрах забега Усейн Болт значительно опережал своих ближайших преследователей и главного конкурента Ричарда Томпсона, а потому притормозил и начал празднование своей победы (см. видео). По окончании забега вся мировая спортивная общественность обсуждала вопрос: насколько меньше могло бы быть время Усейна Болта, если бы он «не валял дурака» остаток дистанции? Масла в огонь подлил тренер ямайского спортсмена, сообщив, что мировое достижение могло быть не 9,69 с, а 9,52 или даже еще лучше.

Этот вопрос не обошли вниманием и норвежские физики. В своей статье с остроумным названием Velocity Dispersions in a Cluster of Stars: How Fast Could Usain Bolt Have Run? («Дисперсия скоростей в звездном кластере: Насколько быстро мог бы пробежать Усейн Болт?») они попытались дать на него ответ. Физики решили выяснить, каким бы был мировой рекорд в беге на 100 м, если бы Усейн Болт не праздновал свой успех оставшиеся 20 метров, а «добросовестно» добежал дистанцию.

Авторы изучили около 30 стоп-кадров забега в разные моменты времени t, начиная со старта и заканчивая финишем (см. рис. 1). Это позволило им определить зависимость положения s Усейна Болта и Ричарда Томпсона, финишировавшего вторым, от времени, и далее, произведя дифференцирование, получить графики функций скорости v(t) и ускорения a(t) для обоих бегунов (см. рис. 2).

Рис. 2. Зависимости положения (верхний график), скорости (средний график) и ускорения (нижний график) Усейна Болта (красные линии) и Ричарда Томпсона (синие линии) как функции времени. Рис. из обсуждаемой статьи
Рис. 2. Зависимости положения (верхний график), скорости (средний график) и ускорения (нижний график) Усейна Болта (красные линии) и Ричарда Томпсона (синие линии) как функции времени. Рис. из обсуждаемой статьи

Изучив эти зависимости, можно сделать несколько интересных выводов: а) первые 4 секунды, что соответствует 35 метрам дистанции, показатели Усейна Болта и Ричарда Томпсона практически не отличаются; б) свою победу ямайский спринтер «обеспечил» примерно в интервале 4-8 секунд; в) после 8-й секунды наблюдается заметное уменьшение скорости и ускорения Усейна Болта; г) последние секунды забега Ричард Томпсон провел более мощно, чем победитель.

Таким образом, чтобы установить, каким должен быть гипотетический мировой рекорд, необходимо проанализировать кинематические характеристики бега Усейна Болта после 8-й секунды. Авторы статьи рассматривают два сценария: Усейн Болт на последних метрах своего забега бежал с такой же зависимостью а(t), как Ричард Томпсон (сценарий 1), либо же профиль графика ускорения от времени у Усейна Болта на 0,5 м/с2 выше, чем у Ричарда Томпсона (сценарий 2). Почему именно 0,5 м/с2? Это гипотеза исследователей, которую они аргументирует тем, что Усейн Болт известен прекрасными результатами не только на стометровке, но и на более протяженной дистанции 200 м. Так что 0,5 м/с2 кажется реалистичным предположением.

Выбрав в качестве начальных условий значения положения и скорости Усейна Болта на 8-й секунде, авторы заново просчитали зависимости s(t) и v(t) ямайского спортсмена на оставшемся перед финишем участке дистанции с учетом каждого из двух упомянутых выше возможных сценариев.

Рис. 3. Сравнение профилей действительной зависимости положения Усейна Болта от времени в конце забега (красная сплошная кривая) с возможными описанными сценариями 1 (красная пунктирная линия) и 2 (красная точечная линия) (см. пояснения в тексте). Синяя линия показывает s(t) Ричарда Томпсона. Внизу показан аналогичный график с увеличенным масштабом в окрестности 9,5 секунд. Рис. из обсуждаемой статьи
Рис. 3. Сравнение профилей действительной зависимости положения Усейна Болта от времени в конце забега (красная сплошная кривая) с возможными описанными сценариями 1 (красная пунктирная линия) и 2 (красная точечная линия) (см. пояснения в тексте). Синяя линия показывает s(t) Ричарда Томпсона. Внизу показан аналогичный график с увеличенным масштабом в окрестности 9,5 секунд. Рис. из обсуждаемой статьи

На рис. 3 полученные зависимости s(t) для первого и второго сценария (пунктирная и точечная красные кривые соответственно) сравниваются с действительной зависимостью (красная сплошная кривая) положения Усейна Болта на стометровке от времени. Также приводится аналогичная зависимость для Ричарда Томпсона (синяя кривая).

Итоговый результат таков. Учитывая погрешности расчета (они составили 5%), получаем, что мировой рекорд мог бы быть 9,61 ± 0,04 с (сценарий 1) или 9,55 ± 0,04 с (сценарий 2).

Визуально это означает, что если бы Усейн Болт «уложился» во время около 9,5 секунд, то его преимущество перед соперниками могло бы быть еще более ощутимым (см. рис. 4).

Рис. 4. Фотомонтаж, выполненный авторами статьи и показывающий реальное положение Усейна Болта и его конкурентов на финише в сравнении с гипотетическим, если бы мировой рекорд составлял 9,5 секунд. Рис. из обсуждаемой статьи
Рис. 4. Фотомонтаж, выполненный авторами статьи и показывающий реальное положение Усейна Болта и его конкурентов на финише в сравнении с гипотетическим, если бы мировой рекорд составлял 9,5 секунд. Рис. из обсуждаемой статьи

Интересно, что, по мнению исследователей, мировой рекорд мог бы быть даже не 9,5 секунд, а еще меньше, если бы погода «помогала» ямайцу. Согласно нормам IAAF (легкоатлетической федерации), во время забега допускается скорость попутного ветра не более 2 м/с. А как показывают исследования, попутный ветер «силой» 1 м/с улучшает время пробега 100 метровой дистанции на 0,05 с. К сожалению, во время бега Усейна Болта в Пекине наблюдался штиль, иначе мировой рекорд мог бы стать меньше 9,4 с. Так что утверждение тренера ямайского спринтера о возможности еще более впечатляющего мирового рекорда не такое уж и голословное.

Источник: H. K. Eriksen, J. R. Kristiansen, Ø. Langangen, I. K. Wehus. Velocity Dispersions in a Cluster of Stars: How Fast Could Usain Bolt Have Run? // препринт arXiv:0809.0209 (3 September 2008).

Юрий Ерин


Комментарии (7)



Последние новости: ФизикаНаука и обществоЮрий Ерин

22.08
Наконец-то обнаружен аналог излучения Хокинга в холодном квантовом газе
21.08
ICHEP 2016: Тяжелых экзотических частиц по-прежнему не видно
20.08
Тяжелый пентакварк окончательно подтвержден
19.08
ICHEP 2016: Всплеск при 2 ТэВ закрыт
17.08
Спектроскопия мюонного дейтерия обострила проблему с радиусом протона
16.08
Опубликованы первые результаты эксперимента MoEDAL
16.08
Обновление страницы «Загадки Большого адронного коллайдера»
12.08
ПК обогнал суперкомпьютеры в решении задачи трехчастичного рассеяния
11.08
ICHEP 2016: ttH-аномалия пока держится
11.08
ICHEP 2016: намеков на суперсимметрию, за одним исключением, пока не видно

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия