9秒83一战封神,苏炳添的成绩如何精确到微秒的?

作者: zhenni

来源: 数字北京科学中心

发布日期: 2021-08-14 13:14:50

本文详细介绍了奥运百米赛跑计时器的发展历程和计时方法的进步,从机械时代到信息时代,计时器的精准度不断提高,确保了比赛的公平性。同时,也描述了苏炳添在2021年东京奥运会上的杰出表现,以及现代计时技术如何精确到微秒。

第32届奥运会于2021年8月8日在日本东京落下了帷幕,纵观本次奥运,中国代表团表现优异,屡创佳绩。这里面,有一个人,没有登上领奖台,但能作为一个黄种人代表中国走进该项目决赛就已经是一个伟大的奇迹了,那就是“飞人”苏炳添!百米赛跑一战封神,燃爆瞬间举国沸腾,半决赛9秒83,决赛9秒98创造了新的亚洲纪录,再次挑战了黄种人的极限!

精准的计时是衡量运动员跑得快慢的最有效、最直观的标准,不论是往期成绩载入史册,还是今朝新将打破前人记录,越是精准的计时对成绩的记录就越有意义。在人类在速度上追求更快更强的同时,时间计量的精准度也在不断进步。当我们还在做着“百米赛跑裁判应该是先听到枪声还是先看到烟雾开始计时”的中学试题时,奥运会早就进入了全自动电子计时时代。

计时器的发展经历了机械时代、初生电子时代、光影结合时代和信息时代。

1896年第一届雅典奥运会上,采用的是瑞士浪琴公司制作的手动计时怀表。1949年欧米茄公司和英国竞赛终点记录公司共同制作出以石英驱动的时间记录仪,并开始使用于1952年的赫尔辛基奥运会,这是竞赛计时的一个伟大的突破。1945年,欧米茄公司就研发出第一台移动式独立光电子眼设备,有“魔眼”之称。

精确度高达1/1000 s,极速拍摄的照片可以解决肉眼无法判断的胜负之分,也无需运动员奋力撞线才能停止计时,运用于1948年奥运会。1949年“狭缝”终点摄影机被研制出来,与光电子眼设备“魔眼”结合,开启了体育计时新纪元。

计时方法的进步也推动了奥运百米赛跑计时程序的发展。1932年前采用的都是人工计时,1932年出现了能在终点线拍照并精密计时的“科比相机”,后续光影结合应用。

1964年将发令枪、计时器和终点摄影机相连,一体化的系统设计将计时的精确度提高到一个新的层次。到今天,高速运转的光感应终点摄像机每秒钟能拍下千张照片,并制作出组合图像,高精度量子计时器也能将误差精确到千万分之一秒。人类可以很自豪地说,现在的奥运会上,几乎不会出现因为计时误差产生的不公平了。

奥运百米赛跑计时程序发展到今天,其复杂性和先进程度是我们难以想象的。

发令枪、起跑器、终点计时设备都是相连的,指令信息能即时发送并传达。不单是奥运会,所有国际赛事的百米赛跑项目都要求使用起跑器并做蹲起式起跑。裁判发出各就位和预备指令,选手必须马上做相应动作,双脚蹬在起跑器上并对其施压,做好启动准备,只待枪声。计时官扣动发令机,终点计时设备立即启动;同时,为确保公平,每个选手起跑器上的扬声器会放大指令枪声,选手起跑。

为防止抢跑,电子起跑器足板上设有压力传感器,考虑到运动员的听到枪声反应时间不会低于0.1 s,而且起跑瞬间双脚要给足板相当大的作用力才能获得瞬间初速度,故奥运会百米赛跑规定枪响0.1秒内运动员对起跑器压力大于30 N判为抢跑。如果出现有人抢跑,须重新发令。百米赛跑运动员必须全程在自己的跑道上跑,如若错跑,不计成绩。

到达终点的参测物取决于运动员的躯干,不包括头、颈、臂、腿、手、足,先到终点线者名次列前。如果成绩相等,则名次并列;如果是决赛中第一名成绩相等,则由裁判长依情况决定是否重赛,若不重赛,也并列第一。

赛道终点设有红外光电拦截系统,当第一名运动员越过终点线时会触发激光信号,激光拦截设备快速显示第一名运动员的成绩;还有一台与终点线平行安装的高速线阵摄影机,能以每秒千张的摄像速度将扫描图像并发送信息给计时台;计算机将图像和时间合并处理,再经技术人员通过图像判别成绩,最终得出比赛结果。

作为一项古老而传统的竞赛,百米赛跑一直都用最原始的方式向人类极限提出挑战,我们在不断突破自我,对计时的功能性、精密度也有越来越严格的要求。那么,人类的极限在哪里呢?1968年墨西哥奥运会的百米赛跑,人类第一次突破了10秒大关,那位破纪录的伟人戴维·帕尔这样说:“那是一道虚掩着的门”。

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