Je leest:

De tijd in een duizendste van een seconde

De tijd in een duizendste van een seconde

Auteur: | 1 januari 2001

Elektronische tijdwaarneming met fotofinish is bij Olympische hardloopwedstrijden niet meer weg te denken. Bij afstanden tot tien kilometer wordt de tijd gemeten in honderdsten van een seconde. Met een stopwatch maak je al gauw een fout van een paar honderdsten. Met fotofinish meten we de tijd in duizendsten van een seconde. Voor de officiële uitslag wordt dat cijfer naar boven afgerond.

De computer voor de tijdwaarneming is via een kabel met de revolver van de starter verbonden. Een andere kabel leidt naar een speciale camera direct naast de finish. Het signaal bereikt binnen enkele miljoensten van een seconde de computer.

Bij de Olympische Spelen is er bovendien een verbinding met de valse start detectie in het startblok. Volgens wetenschappers heeft een atleet minstens een tiende van een seconde nodig om op het startschot te reageren. Met druk- of versnellingsmeters in de startblokken wordt dan de reactietijd gemeten. Bedraagt die minder dan een tiende van een seconde, dan is hij te vroeg gestart. Zodra de eerste atleet over de finish komt, doorbreekt hij een infraroodstraal. Een digitale klok langs de baan geeft alvast de voorlopige eindtijd aan; de definitieve tijd wordt bepaald met de fotofinishcamera.

Speciale camera

De positie van de finishcamera is cruciaal. In tegenstelling tot normale videocamera’s, die een vlakvullend beeld opnemen, beslaat het beeld van de fotofinishcamera slechts één lijn. De camera wordt zo opgesteld, dat die lijn precies samenvalt met de voorste rand van de witte finishlijn. De finishcamera stuurt per seconde tweeduizend beeldlijnen van de finishlijn naar de computer. Peperdure kwartskristallen zorgen ervoor dat de klokken van de computer en de camera gedurende de hele wedstrijd precies synchroon lopen.

De computer zet de beeldlijnen vervolgens in razendsnel tempo naast elkaar op het scherm. Je ziet een soort film van de finishlijn. Zolang er niemand de streep passeert, is het beeldscherm helemaal wit. Wanneer een atleet de finishlijn passeert, verschijnt eerst het puntje van zijn schoen, daarachter de veters, een hand en de rest van het lichaam. Elke verticale lijn van de finishfoto komt overeen met tweeduizendste van een seconde. Met een muis bepaalt men welke beeldlijn raakt aan het voorste deel van de romp. Het tijdstip dat correspondeert met de raaklijn geeft de definitieve eindtijd.

Omega Ltd

De precieze plaats van die raaklijn is niet altijd eenduidig. Bij wielrennen, roeien en paardenraces zijn de regels duidelijker. Daar telt gewoon de voorkant van het wiel, de boot of de paardenneus. Bij vrouwelijke atleten raken de borsten vaak als eerste de streep. Dan is de raaklijn goed te bepalen. Bij mannen is het een stuk moeilijker. Een vrouw met grote borsten kan zelfs een paar duizendsten van een seconde winnen. Bij een snelheid van tien meter per seconde legt een hardloopsters in een duizendste van een seconde bijna één centimeter af.

Close finish

Ook lastig wordt het bij een close finish, als de ene atleet de ander afdekt. De tijdwaarnemer moet dan gokken waar de romp van de achterste atleet begint, met het risico dat hij er net een of twee duizendsten naast zit. Om dit euvel te ondervangen, werd in Sydney een tweede camera aan de andere kant van de finish geplaatst. Gevoelige camera’s met een breed spectrum aan kleurschakeringen maken bovendien meer details zichtbaar. Hoort die ene rode pixel bij het shirt van de atleet in baan één, of zijn het de wangen van nummer twee?

Korte baan

De tijd van een nieuw wereldrecord wordt dus met bijna wetenschappelijke precisie vastgelegd. Maar wie zegt dat honderd meter in Sydney even ver is als in Atlanta? Ook op dit punt blijken de regels van de internationale atletiekbond niet helemaal waterdicht. De lengte van een atletiekbaan mag volgens de norm twee centimeter langer of korter zijn dan de opgegeven vierhonderd meter. Voor de finishlijn van de honderd meter gelden dezelfde marges. Op een korte baan steekt een sprinter dus zo een paar duizendsten van een seconde in zijn broekzak.

Zwemtijd

De afstand in een zwembad tussen de aantikplaten is exact vijftig meter. De platen bestaan uit plastic lamellen die met beugels aan de rand van het zwembad worden gehangen. Achter de gele lamellen zit een horizontale plastic band, met daarin een gevoelig metaal.

Wanneer een zwemmer met voldoende kracht tegen de platen tikt, verandert de weerstand van het metaal en gaat er een puls naar de jurytafel. Elke baan heeft zijn eigen plaat. De tijd wordt gemeten in tienduizendsten van een seconde.

Unieke code

Bij massale sporten als marathons en triathlons is het onmogelijk om iedereen precies tegelijk te laten starten. Alle atleten krijgen daarom een eigen chip, die de netto tijd tussen start en finish en ook de tussentijden registreert.

De marathonchip is inmiddels bij massale sportwedstrijden gemeengoed geworden. De chip reageert op een magnetisch veld, dat op verschillende plaatsen in het parcours door antennes in een mat wordt opgewekt. Als een loper de mat nadert, wordt de chip binnen drie honderdsten van een seconde opgeladen. Daarna stuurt hij een eigen unieke code terug naar een ontvangstantenne, die de doorkomst van de atleet detecteert. De totale meting duurt een tiende van een seconde en is daarmee nauwkeurig genoeg voor de marathontijd, die op hele secondes wordt afgerond.

Dit jaar koos het IOC voor een chip die zelf een batterij bevat. De actieve chip is sneller en nauwkeuriger omdat hij niet steeds opnieuw hoeft te worden opgeladen. In de toekomst zal de chip bij steeds meer sporten gebruikt worden om het verloop van de race te volgen.

Dit artikel is eerder verschenen in nummer 1 uit de jaargang 2001 van het blad Archimedes.

Dit artikel is een publicatie van Archimedes.
© Archimedes, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.