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ジェットコースター科学:スリル、悪寒、および物理学

1884年6月にオープンしたコニーアイランドの最初のジェットコースターは、現代の遊園地のキディセクションではほとんど評価されませんでした。 “スイッチバック鉄道”は、一連の穏やかな丘の上に時速わずか六マイルで沿ってtrundled。

今日、ジェットコースターはあなたをループ-デ-ループに通し、38話を叫んで瞬間的に重力から解放され、肩のハーネスからあなたを吊るしたり、手足をぶら下げたり、コルク栓やスイッチバック、コブラターンを撃ったりすることができます。 間違いなく、他のレジャー活動は、ジェットコースターのように物理学は非常に内臓になりません。 ここでは、あなたの胃をドロップする原因となる力の迅速な内訳です—とあなたの席にあなたを保ちます。

丘を登る

最も古いジェットコースターでは、列車の質量、地球上の重力の標準加速度(9.8メートル/秒の2乗)、および丘の高さの積である潜在的なエネルギーを利用するために、最初の丘(”リフトヒル”としても知られている)は常に最も高かった。 潜在的なエネルギーは、システム内の位置に基づいてオブジェクトに投資されます—この場合、重力場で。

(実際には他のタイプのポテンシャルエネルギーもあります。 いくつかの弾性物体(例えば、伸びているばねに取り付けられたボールなど)の変形によって引き起こされる弾性ポテンシャルエネルギーと、電位エネル)

ジェットコースターが丘の下を飛行し始めると、運動エネルギーを獲得し、潜在的なエネルギーを失う。 リフトの丘の下では、列車の運動エネルギーは、それがトラック上にあるでしょう最高点にあり、小さな丘やターンの連続を介してそれをプッシュするのに十分です。

スカッシュとストレッチ

G-forceは、多くのことについてbandied取得用語ですが、それは実際には本当に適切な”力”ではありません。 地球上では、あなたは1Gの環境にいます.あなたの体に地球のプルから離れたり、同じ方向に加速し、あなたはあなたの体重で感じることができる同

ジェットコースターで上向きに加速すると、Gs(”ポジティブG”と呼ばれることもあります)が追加され、重くて下向きに押しつぶされているように感じます。 同様に、下向きに加速すると(丘の下に潜っているジェットコースターに縛られているように)、座席からあなたを持ち上げる負のG力を経験することがで

g力を制御することは、ジェットコースターの設計における主な懸念事項の一つです-Gsが多すぎる、または正と負のGの間の移行が速すぎると、スリリングから不快な、あるいは危険なものに陥る可能性があります。

ターン

を水平ターンの周りに加速させると、Gフォースが生成され、この場合は”ラテラルG”と呼ばれます。”十分に強い場合、横Gsは時々列車の車の側面に対して乗客を投げることができます。 これを避けるために、ジェットコースターは、多くの場合、バンクターンで構築されています。 これは、横方向のGの一部を正または負のGに変換し、スライドさせる量を減らすのに役立ちます。

ループを通す

ループ-デ-ループの間にどのように座席に滞在しますか? 再び、それは物理学の別のバランスです。 曲線のパスに沿って移動すると、求心加速度が作成され、曲線によって描かれた想像上の円の中心を指します。 慣性:しかし、遊びに別の要因があるので、あなたはあなたの席にとどまります。 あなたの体は自然にまっすぐな道を続けたいと思っていますが、これは求心加速度と組み合わされて外側に押されている感覚を作り出します—g-forceのようにそれは本当に適切な力ではありませんが、時には”遠心力”と呼ばれる現象です。

現代のジェットコースターを見ると、ループ-デ-ループは円のようなものよりも涙のような形をしていることに気付くかもしれません。 Clothoidと呼ばれるこの形状は、列車と乗客の両方で簡単にするために単純な物理学を使用しています。 重要な要因は、単一の半径を有する円形ループとは異なり、クロソイドループの上の半径が小さいという事実である。

列車がループを完了するためには、車の求心加速度が重力加速度以上でなければならないため、半径の違いは重要です。 求心加速度は速度の二乗をループの半径で割った積であるため、上部の半径が減少すると、上部の求心加速度が自動的に増加します。 したがって、列車はループを完了するために信じられないほど速く走行する必要はありません。 列車がループを出ると同時に、ループの底のより広い半径は自然にそれからライダーに課されるGsの量を減らす求心性加速を減らす。

クロソイドとループ-デ-ループの物理学については、ヨーテボリ大学とスウェーデンのLiseberg遊園地によって作成されたこの有益なページをチェックしてください。

さて、うまくいけば、あなたはすべての物理学のスリリングな恐怖を体験するために並んで待っている間、あなたの友人や家族を楽しませ続けるた

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