Η φυσική των τρενάκι του λούνα παρκ είναι τόσο περίπλοκη όσο και απλή, αλλά χωρίς την επιρροή αυτού του κλάδου της επιστήμης, αυτές οι καταπληκτικές βόλτες αναψυχής δεν θα κινούνταν ούτε ίντσα.
Τι είναι η Φυσική;
Η Φυσική είναι η μελέτη της ύλης και της ενέργειας και του τρόπου με τον οποίο διαφορετικές δυνάμεις από το καθένα αλληλεπιδρούν και επηρεάζουν η μία την άλλη. Από τη βαρύτητα στην επιτάχυνση στην τριβή, η φυσική είναι η βασική επιστήμη πίσω από την επιτυχή λειτουργία όλων των τρενάκια. Είτε μια βόλτα είναι ένα απλό παιδικό σουβέρ είτε μια περίτεχνη μηχανή κραυγής, πρέπει όλα να ακολουθούν τις ίδιες αρχές φυσικής για ασφαλή και αποτελεσματική λειτουργία.
Φυσική των Roller Coasters: Βασικές Έννοιες
Η πιο βασική αρχή της φυσικής που επηρεάζει τα τρενάκια είναι η παροιμία «ό,τι ανεβαίνει πρέπει να κατέβει». Η διαδικασία του τρόπου με τον οποίο αυτό το «κατέβασμα» στρίβεται σε βρόχους, καμπύλες, λόφους και αναστροφές, ωστόσο, απαιτεί πιο εξειδικευμένη γνώση. Οι βασικές έννοιες της φυσικής του σουβέρ περιλαμβάνουν:
- Βαρυτικότητα: Η βαρύτητα είναι η δύναμη που έλκει όλα τα αντικείμενα προς το κέντρο της Γης και είναι η μοναδική πιο σημαντική έννοια της φυσικής που σχετίζεται με τα τρενάκια του λούνα παρκ. Ουσιαστικά, μόλις ένα τρενάκι του λούνα παρκ αποδεσμευτεί από την αρχική ανύψωση της αλυσίδας ή τη δύναμη πρόωσης, η βαρύτητα διασφαλίζει ότι θα ολοκληρώσει την πορεία του κατά μήκος της διαδρομής. Η βαρύτητα γίνεται επίσης αισθητή από τους αναβάτες όσον αφορά τόσο τις θετικές όσο και τις αρνητικές δυνάμεις που φαίνεται να σπρώχνουν τους αναβάτες πιο βαθιά στις θέσεις τους ή να τους τραβούν προς τα πάνω από αυτά, μια συναρπαστική αίσθηση που απολαμβάνουν πολλοί άνθρωποι που αναζητούν συγκίνηση.
- Δυναμική ενέργεια και κινητική ενέργεια: Αυτές οι δύο σχετικές έννοιες διέπουν τις αλλαγές στην ταχύτητα και το ύψος ενός σουβέρ. Με απλά λόγια, όσο πιο ψηλά βρίσκεται ένα αντικείμενο από το έδαφος, τόσο περισσότερη δυναμική ενέργεια έχει - δηλαδή, δυνατότητα να αποκτήσει ταχύτητα καθώς πέφτει. Καθώς πέφτει προς το έδαφος, αυτή η δυναμική ενέργεια μεταβάλλεται σε κινητική ενέργεια ή ενέργεια κίνησης. Το άθροισμα των δύο τύπων ενέργειας είναι σταθερό, αλλά ένα τρενάκι του λούνα παρκ πρέπει να διατηρεί μια επαρκή ισορροπία δυναμικών και κινητικών ενεργειών για να προσφέρει μια συναρπαστική διαδρομή.
- Επιτάχυνση: Συχνά συγχέεται με την ταχύτητα, η επιτάχυνση είναι στην πραγματικότητα μια αλλαγή στην ταχύτητα - η οποία μπορεί να είναι αλλαγή είτε στην ταχύτητα είτε στην κατεύθυνση. Επομένως, ένα τρενάκι του λούνα παρκ επιταχύνει μέσα από βρόχους και καμπύλες ακόμα κι αν η ταχύτητά του παραμένει σταθερή.
- Friction: Οι τύποι και οι υπολογισμοί της φυσικής πρέπει να περιλαμβάνουν την τριβή ως βασικό παράγοντα για τα τρενάκια, επειδή η τριβή είναι μια δύναμη που μπορεί να επιβραδύνει σημαντικά μια διαδρομή. Η επαφή μεταξύ του τρένου και του αέρα και μεταξύ των τροχών και της τροχιάς επιβάλλει τριβή στη διαδρομή.
Πρόσθετες έννοιες φυσικής
Εκτός από αυτές τις βασικές αρχές για τη φυσική των τρενάκια, άλλες έννοιες της φυσικής επηρεάζουν επίσης τον τρόπο λειτουργίας των σουβέρ και είναι εξίσου κρίσιμες για μια ασφαλή, διασκεδαστική διαδρομή.
- Pressure: Πολλά συστήματα πέδησης οδοστρωτήρα λειτουργούν με πίεση αέρα και αυτή η πίεση πρέπει να είναι επαρκής για να σταματήσει τόσο τα άδεια όσο και τα φορτωμένα τρένα χωρίς να τραυματιστούν επιβάτες ή να ασκηθεί υπερβολική πίεση στα η δομή της διαδρομής.
- Optics: Οι οπτικοί αισθητήρες βοηθούν τα συστήματα υπολογιστών να ελέγχουν πού βρίσκεται η διαδρομή και πώς λειτουργεί.
- Μαγνητισμός: Πολλές διαδρομές υψηλής τεχνολογίας χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνήτες είτε ως μορφή πρόωσης είτε ως φρενάρισμα, και οι μαγνήτες πρέπει να είναι ακριβείς χρονισμένοι και βαθμονομημένοι για ασφαλή λειτουργία.
- Electricity: Η σωστή ηλεκτρική ενέργεια είναι ζωτικής σημασίας για τα τρενάκια του λούνα παρκ, από την πραγματική εκτέλεση της διαδρομής μέχρι την τροφοδοσία των φώτων που το διακοσμούν.
Περισσότερες επιστημονικές ανάγκες
Η φυσική δεν είναι η μόνη επιστήμη που είναι απαραίτητη για μια ομαλή λειτουργία, συναρπαστικό τρενάκι. Όταν σχεδιάζεται μια διαδρομή, οι μηχανικοί και οι υπεύθυνοι του πάρκου πρέπει επίσης να λάβουν υπόψη τους:
- Biology: Το πώς οι πιέσεις της διαδρομής θα επηρεάσουν τους αναβάτες είναι ένας σημαντικός παράγοντας για το εάν η διαδρομή είναι ευχάριστη ή επίπονη. Μια πολύ κακοσχεδιασμένη διαδρομή μπορεί να οδηγήσει ακόμη και σε μπλακ άουτ, πονοκεφάλους και άλλους τραυματισμούς.
- Geology: Τα σύγχρονα τρενάκια από χάλυβα ζυγίζουν εκατοντάδες τόνους και είναι απαραίτητη η οξεία κατανόηση της γεωλογίας του πάρκου για να τοποθετηθεί το σουβέρ σε μια σταθερή, υποστηρικτική επιφάνεια. Το Cedar Point είναι ένα παράδειγμα πάρκου που πρέπει να δώσει ιδιαίτερη προσοχή σε αυτό, καθώς τα δεκαεπτά του τρενάκια είναι τοποθετημένα κατά μήκος μιας όχθης λίμνης και γύρω από μια βαλτώδη λιμνοθάλασσα.
- Climatology: Το κλίμα στο οποίο είναι χτισμένο ένα ταξίδι μπορεί να επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό τους τύπους των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του.
- Psychology: Ο τρόπος με τον οποίο ονομάζεται, διακοσμείται και προωθείται μια διαδρομή απαιτεί λεπτομερή κατανόηση της ψυχολογίας για να προσελκύσει αναβάτες.
Μελετώντας Φυσική με τρενάκια
Επειδή υπάρχουν τόσες πολλές επιστημονικές έννοιες που χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία ενός τρενάκι λούνα παρκ, πολλά λούνα παρκ φιλοξενούν εκδηλώσεις για την Ημέρα Φυσικής και προσκαλούν τα τοπικά σχολεία να δοκιμάσουν τις γνώσεις τους ενάντια στις βόλτες του πάρκου. Οι καθηγητές φυσικής μπορεί να απαιτήσουν από τους μαθητές να μετρήσουν ταχύτητες, γωνίες, ταχύτητα, επιτάχυνση και άλλα στοιχεία για το τρενάκι του λούνα παρκ για να απαντήσουν σε ερωτήσεις, ενώ ορισμένα πάρκα προσφέρουν διαγωνισμούς σε επίδοξους μηχανικούς τρενάκι του λούνα παρκ να σχεδιάσουν τις δικές τους διαδρομές και να κατασκευάσουν μοντέλα. Αυτό μπορεί να είναι μια διασκεδαστική και εκπαιδευτική εκδήλωση για μαθητές φυσικής από το δημοτικό έως το κολέγιο.
Πρόσθετος πόρος
Ενδιαφέρεστε να μάθετε περισσότερα για τη φυσική των τρενάκι του λούνα παρκ; Δοκιμάστε το online Roller Coaster Funderstanding, όπου μπορείτε να προσαρμόσετε τα μεγέθη λόφων, κάθετους βρόχους, δυνάμεις τριβής και βαρύτητας, μάζες αμαξοστοιχίας και άλλους παράγοντες για να δείτε τις έννοιες της φυσικής σε δράση.
