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롤러 코스터 과학:스릴,오한,물리학

1884 년 6 월에 개장 한 코니 아일랜드의 첫 번째 롤러 코스터는 현대 놀이 공원의 아동 섹션에서 거의 평가되지 않았습니다. “스위치 백 철도”는 일련의 완만 한 언덕을 통해 시간당 불과 6 마일을 따라 주행했습니다.

요즘,롤러 코스터는 루프 드 루프를 통해 넣을 수 있습니다,최대 비명 보내 38 이야기는 순간적으로 중력의 무료 상승,심지어 어깨 하네스에서 당신을 걸어,사지-매달려,코르크 스크류와 스위치 백 및 코브라 회전을 통해 촬영,엔지니어링의 손에 당신의 인생. 틀림없이,다른 여가 활동은 물리학을 롤러 코스터만큼 내장 적으로 만들지 않습니다. 여기 너의 위를 떨어뜨리,너의 좌석안에 너를 지키는 일으키는 원인이 되는 힘의 빠른 고장은 있는다.

언덕 등반

가장 오래된 롤러 코스터에서 첫 번째 언덕(“리프트 힐”이라고도 함)은 열차의 질량,지구의 표준 중력 가속도(초당 9.8 미터 제곱)및 언덕의 높이의 산물 인 위치 에너지를 이용하기 위해 항상 가장 높았습니다. 위치 에너지는 시스템에서의 위치(이 경우 중력장)에 따라 물체에 투자됩니다.

(실제로 다른 유형의 위치 에너지도 있습니다. 일부 탄성 물체의 변형으로 인한 탄성 위치 에너지(예:예를 들어,밖으로 뻗어 된 스프링에 부착 된 공),전기 위치 에너지 및 자기 위치 에너지뿐만 아니라있다.)

롤러코스터가 언덕 아래로 날기 시작하면 운동에너지를 얻고 위치에너지를 잃는다. 리프트 언덕의 바닥에서,열차의 운동 에너지는 작은 언덕과 회전의 연속을 통해 밀어 충분히 트랙에있을거야 가장 높은 지점에 있습니다.

스쿼시와 스트레칭

지-힘은 많은 것에 대해 혼란스러워하는 용어이지만 실제로는 적절한”힘”이 아닙니다. 멀리에서 또는 당신의 몸에 지구의 풀과 같은 방향으로 가속,당신은 당신이 당신의 무게에서 느낄 수있는 동등하고 반대 반응을 만들 수 있습니다.당신이 롤러 코스터에 위쪽으로 가속 할 때,추가 된 지(때로는”긍정적 지”라고 함)는 당신이 더 무겁고 아래로 숙청되는 것처럼 느끼게합니다. 마찬가지로,당신이 아래로 가속 할 때(언덕 아래로 다이빙하는 롤러 코스터에 묶여있는 동안처럼),당신은 당신의 좌석에서 당신을 들어 올리는 부정적인 힘을 경험할 수 있습니다.너무 많거나 너무 빠른 양극과 음극의 전환은 스릴 넘치는 것에서 불편하거나 심지어 위험한 것으로 기울어질 수 있다.

회전

수평 회전 주위에서 가속하는 것은 또한 지-포스,이 경우”측면 지.”충분히 강한 경우,측면 지사는 때때로 기차 자동차의 측면에 승객을 던질 수 있습니다. 이를 피하기 위해 롤러 코스터는 종종 뱅크 턴으로 만들어집니다. 이것은 측면 지의 일부를 양수 또는 음수로 변환하는 데 도움이됩니다 지,당신이 미끄러지는 양을 줄입니다.

루프 스레딩

루프 드 루프 동안 좌석에 어떻게 머물 수 있습니까? 다시 말하지만,그것은 물리학의 또 다른 균형입니다. 곡선 경로를 따라 움직이면 구심 가속도가 생성되며,이 가속도는 곡선에 의해 그려진 가상 원의 중심을 가리 킵니다. 그러나,당신은 놀이에 다른 요인이 있기 때문에 당신의 좌석에서 체재합니다:관성. 당신의 몸은 자연스럽게 직선 경로를 계속 가고 싶어하고,구심 가속도와 결합 된 것은 바깥쪽으로 밀려 오는 느낌을 만듭니다.이 현상은 때로는”원심력”이라고 불리는 현상입니다.

현대 롤러코스터를 보면 루프 드 루프가 원형보다 눈물 방울 모양이라는 것을 알 수 있습니다. 옷감 모양이라고 불리는이 모양은 간단한 물리학을 사용하여 기차와 승객 모두에서 더 쉽게 만들 수 있습니다. 핵심 요소는 단일 반경을 갖는 원형 루프와 달리 클로노이드 루프가 상단에 더 작은 반경을 가지고 있다는 사실입니다.

반지름의 차이는 열차가 루프를 완성하기 위해서는 자동차의 구심 가속도가 중력 가속도보다 크거나 같아야 하기 때문에 중요하다. 구심 가속도는 속도의 제곱을 루프의 반경으로 나눈 곱 이기 때문에 상단의 반경이 감소하면 상단의 구심 가속도가 자동으로 증가합니다. 따라서,기차는 루프를 완료하기 위해 믿을 수 없을만큼 빠른 여행 할 필요가 없습니다. 기차가 루프를 빠져나갈 때,루프의 아래쪽에 있는 더 넓은 반경은 자연스럽게 구심가속도를 감소시키며,이는 차례로 라이더에게 부과되는 지에스의 양을 감소시킨다.

클로노이드와 루프-드-루프의 물리학에 대한 더 깊은 다이빙을 위해,예테보리 대학과 스웨덴의 리세 버그 놀이 공원에서 제작한이 유익한 페이지를 확인하십시오.

이제,희망,당신은 당신이 모든 물리학의 스릴 넘치는 공포를 경험하는 줄을 기다리는 동안 즐겁게 친구와 가족을 유지하기 위해 롤러 코스터 뒤에 힘에 대해 충분히 알 수 있습니다.

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