Bij schaatswedstrijden staat de starter aan de buitenkant van de baan. De schaatser in de binnenbaan hoort het startsignaal net iets later dan de schaatser in de buitenbaan. Volgens NRC Handelsblad van 25 januari 2013 heeft onderzoeker Harry Horlings de internationale schaatsunie ISU erop gewezen dat dat kleine tijdsverschil de schaatser in de binnenbaan kan benadelen.
Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Volgens Horlings zou dat vooral spelen op de langere afstanden. Dan starten de schaatsers schuin achter elkaar. De afstand tussen de starter en de schaatser in de buitenbaan is dan circa dertien meter en de schaatser in de binnenbaan bevindt zich daar weer net zo ver achter.
Opgaven:
a) Hoe komt het dat de schaatser in de binnenbaan het signaal later hoort dan die in de buitenbaan?
b) Laat zien dat geluid 0,04 s nodig heeft om van het startpistool naar de rijder in de buitenbaan te gaan.
c) Het signaal bereikt de rijder in de binnenbaan nog later. Hoeveel later?
Irene Wüst reed in 2012 bij de schaatswedstrijden in Hamar de 1.500 meter in een tijd van 1.56,99 (1 minuut, 56 seconde en 99 honderdste seconde) in de buitenbaan. Zij won van Nesbitt die in de binnenbaan reed en een tijd klokte van 1.57,03.
d) Hoe groot was volgens deze uitslag het tijdverschil tussen Wüst en Nesbitt?
e) Volgens Horlings hadden beide rijders in het klassement gelijk moeten eindigen. Leg dat uit.
Uitwerking vraag (a)
Geluid heeft tijd nodig om zich door de lucht te verplaatsen. Het signaal naar de schaatser in de binnenbaan moet een langere weg afleggen en arriveert dus later.
Uitwerking vraag (b)
De snelheid van het geluid is 340 meter per seconde. Over 13 meter doet het geluid dus 13 / 334 = 0,039 s. Afgerond 0,04 s.
Uitwerking vraag (c)
Die staat nog eens 13 meter verder. Dus die hoort het weer 0,04 s later.
Uitwerking vraag (d)
Tijdverschil = 1.57,03 - 1.56,99 = 0.00,04 s. Dus 0 minuut, 0 seconde en 4 honderdste, dat wil zeggen 0,04 s.
Uitwerking vraag (e)
Nesbitt deed er volgens de officiële uitslag 0,04 s langer over, maar zij hoorde het startsignaal ook 0,04 s later. Dus eigenlijk deed zij over deze afstand precies even lang als Wüst.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
