题目内容

【题目】竞走比赛(双脚不能同时离地)中,不犯规的极限速度是多大?

【答案】竞走者相对地面的平均速度的上限为

【解析】

在地面系中,设地面上运动员的右足在后时,与地面上的左足相距,右足的运动速度为,通过的路程到达左足前处,经时:.

右足落地后,设需要等待时间后才提起左足,取惯性系,相对地面以反向速度运动,在系中,测得该运动员从右足落地到左足离地,经过的时间间隔为

所以,,所以,对所有都成立的话,.

同理可得:.

所以,底面参考系中的平均速度为.

.

所以,. 即竞走者相对地面的平均速度的上限为.

本题是在考虑相对论运动效应的前提下详细分析竞走运动,在竞走运动过程中,计算竞走者的平均速度时,足在地面上的停留时间是不易被挖掘出来的,即便挖掘出了这一点,要进一步通过的关系找到也不是一件容易的事. 可见,对运动细节及相互关联稍有疏忽,便会无功而返.

当然,我们也可以简化过程,如令,这样便能简化运算,且不影响结果.

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