Die fisika van rollercoasters is kompleks en eenvoudig, maar sonder die invloed van hierdie tak van wetenskap, sal hierdie wonderlike vermaaklikheidsritte nie 'n duim beweeg nie.
Wat is Fisika?
Fisika is die studie van materie en energie en hoe verskillende kragte van elkeen met mekaar in wisselwerking tree en mekaar beïnvloed. Van swaartekrag tot versnelling tot wrywing, fisika is die sleutelwetenskap agter die suksesvolle werking van alle achtbaan. Of 'n rit 'n eenvoudige kiddie coaster of 'n uitgebreide skreemasjien is, hulle moet almal dieselfde fisika-beginsels volg vir veilige, doeltreffende werking.
Fisika van Roller Coasters: Sleutelkonsepte
Die mees basiese fisika-uitgangspunt wat rollercoasters raak, is die gesegde "wat opgaan, moet afkom." Die proses van hoe daardie "afkom" in lusse, kurwes, heuwels en inversies gedraai word, vereis egter meer gespesialiseerde kennis. Sleutel coaster fisika konsepte sluit in:
- Gravitasie: Swaartekrag is die krag wat alle voorwerpe na die Aarde se middelpunt trek en is die enkele belangrikste fisika-konsep wat met rollercoasters verband hou. In wese, sodra 'n rollercoaster van die aanvanklike kettinghyser of voortstuwingskrag ontkoppel, verseker swaartekrag dat dit sy koers langs die baan voltooi. Swaartekrag word ook deur ruiters gevoel in terme van beide positiewe en negatiewe kragte wat lyk of ruiters dieper in hul sitplekke druk of hulle uit hulle optrek, 'n opwindende sensasie wat baie opwindingsoekers geniet.
- Potensiële Energie en Kinetiese Energie: Hierdie twee verwante konsepte beheer die veranderinge in 'n kusbaan se spoed en hoogte. Eenvoudig gestel, hoe hoër 'n voorwerp van die grond af is, hoe meer potensiële energie het dit - dit wil sê potensiaal om spoed te kry soos dit val. Soos dit na die grond val, verander daardie potensiële energie na kinetiese energie, of bewegingsenergie. Die som van die twee tipes energie is konstant, maar 'n rollercoaster moet 'n voldoende balans van potensiële en kinetiese energie handhaaf om 'n opwindende rit te lewer.
- Acceleration: Versnelling, wat dikwels met spoed verwar word, is eintlik 'n verandering in snelheid - wat 'n verandering in spoed of rigting kan wees. Daarom versnel 'n rollercoaster deur lusse en kurwes, selfs al bly sy spoed konstant.
- Wrywing: Fisika-formules en -berekeninge moet wrywing as 'n sleutelfaktor vir rollercoasters insluit, want wrywing is 'n krag wat 'n rit aansienlik kan vertraag. Kontak tussen die trein en die lug en tussen die wiele en die spoor plaas alles wrywing op die rit.
Bykomende fisika-konsepte
Benewens hierdie sleutelbeginsels vir die fisika van rollercoasters, beïnvloed ander fisikakonsepte ook hoe coasters funksioneer en is dit ewe krities vir 'n veilige, prettige rit.
- Pressure: Baie rollercoaster-remstelsels word deur lugdruk aangedryf, en daardie druk moet voldoende wees om beide leë en gelaaide treine te stop sonder om passasiers te beseer of te veel spanning op te oefen die ritstruktuur.
- Optics: Optiese sensors help rekenaarstelsels om te beheer waar die rit is en hoe dit werk.
- Magnetism: Baie hoë-tegnologie ritte gebruik elektromagnete óf as 'n vorm van aandrywing óf rem, en die magnete moet presies in tyd en gekalibreer wees vir veilige werking.
- Elektrisiteit: Behoorlike elektrisiteit is noodsaaklik vir rollercoasters, van die werklike rit tot die aandryf van die ligte wat dit versier.
Meer Wetenskapbenodigdhede
Fisika is nie die enigste wetenskap wat nodig is vir 'n glad werkende, opwindende rollercoaster nie. Wanneer 'n rit ontwerp word, moet ingenieurs en parkbeamptes ook in ag neem:
- Biologie: Hoe die spanning van die rit ryers sal beïnvloed, is 'n groot faktor in of die rit aangenaam of pynlik is of nie. 'n Baie swak ontwerpte rit kan selfs tot verduistering, hoofpyne en ander beserings lei.
- Geology: Moderne staal-rollercoasters weeg honderde ton, en 'n skerp begrip van die park se geologie is nodig om die coaster op 'n stabiele, ondersteunende oppervlak te plaas. Cedar Point is 'n voorbeeld van 'n park wat veral hieraan aandag moet gee, aangesien sy sewentien rollercoasters langs 'n meer se oewer en om 'n moerasagtige strandmeer geposisioneer is.
- Climatology: Die klimaat waarin 'n rit gebou is, kan die tipe materiale wat vir die konstruksie daarvan gebruik word, grootliks beïnvloed.
- Sielkunde: Hoe 'n rit benoem, versier en bevorder word, vereis 'n gedetailleerde begrip van sielkunde om ruiters te lok.
Bestudeer Fisika met Roller Coasters
Omdat daar soveel wetenskaplike konsepte is wat gebruik word om 'n rollercoaster te ontwerp, te bou en te bedryf, bied baie pretparke Fisikadag-geleenthede aan en nooi plaaslike skole om hul kennis teen die park se ritte te toets. Fisika-onderwysers kan van studente vereis om spoed, hoeke, snelheid, versnelling en ander rollercoaster-feite te meet om vrae te beantwoord, terwyl sommige parke kompetisies aanbied vir aspirant-achtbaan-ingenieurs om hul eie ritte te ontwerp en modelle te bou. Dit kan 'n prettige en opvoedkundige geleentheid wees vir fisika studente van laerskool tot kollege vlakke.
Bykomende hulpbron
Stel jy belang om meer te wete te kom oor die fisika van rollercoasters? Probeer die aanlyn Funderstanding Roller Coaster, waar jy die groottes van heuwels, vertikale lusse, wrywing en swaartekragkragte kan aanpas, massas en ander faktore kan oplei om fisika-konsepte in aksie te sien.
