Amerikietiškų kalnelių fizika yra sudėtinga ir paprasta, tačiau be šios mokslo šakos įtakos šie nuostabūs pramoginiai atrakcionai nepajudėtų nė centimetro.
Kas yra fizika?
Fizika tiria materiją ir energiją bei tai, kaip skirtingos jėgos sąveikauja ir veikia viena kitą. Nuo gravitacijos iki pagreičio iki trinties – fizika yra pagrindinis mokslas, lemiantis sėkmingą visų amerikietiškų kalnelių veikimą. Nesvarbu, ar važiavimas yra paprastas vaikiškas padėkliukas, ar sudėtingas rėkimo aparatas, jie visi turi laikytis tų pačių fizikos principų, kad veiktų saugiai ir efektyviai.
Amerikietiškų kalnelių fizika: pagrindinės sąvokos
Pagrindinė fizikos prielaida, kuri turi įtakos amerikietiškiems kalneliams, yra posakis „kas pakyla, turi nusileisti“. Tačiau procesas, kaip tas „nusileidimas“yra susuktas į kilpas, vingius, kalvas ir inversijas, reikalauja daugiau specializuotų žinių. Pagrindinės padėkliukų fizikos sąvokos:
- Gravitacija: Gravitacija yra jėga, kuri traukia visus objektus į Žemės centrą ir yra vienintelė svarbiausia fizikos koncepcija, susijusi su kalneliais. Iš esmės, kai amerikietiškieji kalneliai atsijungia nuo pradinės grandinės kėlimo arba varymo jėgos, gravitacija užtikrina, kad jis užbaigs savo kursą bėgiu. Gravitaciją motociklininkai taip pat jaučia tiek teigiamų, tiek neigiamų jėgų, kurios, regis, stumia raitelius giliau į savo sėdynes arba ištraukia iš jų, jaudinantis pojūtis, kurį mėgsta daugelis jaudulio ieškotojų.
- Potenciali energija ir kinetinė energija: Šios dvi susijusios sąvokos reguliuoja kalnelių greičio ir aukščio pokyčius. Paprasčiau tariant, kuo aukščiau objektas yra nuo žemės, tuo daugiau jis turi potencialios energijos – tai yra potencialo padidinti greitį krintant. Jai krintant link žemės, ta potenciali energija pasikeičia į kinetinę arba judėjimo energiją. Dviejų rūšių energijos suma yra pastovi, tačiau amerikietiškieji kalneliai turi išlaikyti tinkamą potencialių ir kinetinių energijos pusiausvyrą, kad važiuotumėte jaudinančiai.
- Pagreitis: Pagreitis dažnai painiojamas su greičiu, iš tikrųjų yra greičio pokytis – tai gali būti greičio arba krypties pokytis. Todėl amerikietiški kalneliai įsibėgėja per kilpas ir vingius, net jei jo greitis išlieka pastovus.
- Trintis: fizikos formulėse ir skaičiavimuose trintis turi būti pagrindinis amerikietiškų kalnelių veiksnys, nes trintis yra jėga, galinti žymiai sulėtinti važiavimą. Traukinio ir oro bei ratų ir bėgių kontaktas sukelia trintį važiuojant.
Papildomos fizikos sąvokos
Be šių pagrindinių amerikietiškų kalnelių fizikos principų, kitos fizikos koncepcijos taip pat turi įtakos kalnelių veikimui ir yra vienodai svarbios saugiam ir smagiam pasivažinėjimui.
- Slėgis: Daugelis kalnelių stabdžių sistemų yra valdomos oro slėgiu, ir to slėgio turi pakakti, kad būtų sustabdyti ir tušti, ir pakrauti traukiniai, nesužalodami keleivių ir nesukeldami per daug streso. važiavimo struktūra.
- Optika: optiniai jutikliai padeda kompiuterinėms sistemoms valdyti, kur yra važiavimas ir kaip jis veikia.
- Magnetizmas: daugelyje aukštųjų technologijų važiavimų elektromagnetai naudojami kaip varomoji jėga arba stabdymas, o magnetai turi būti tiksliai sureguliuoti ir sukalibruoti, kad veiktų saugiai.
- Elektra: tinkama elektra yra gyvybiškai svarbi amerikietiškuose kalneliuose – nuo faktinio važiavimo iki jį puošiančių šviesų įjungimo.
Daugiau mokslo reikmių
Fizika nėra vienintelis mokslas, reikalingas sklandžiai veikiantiems, įdomiems kalneliais. Kurdami važiavimą, inžinieriai ir parko pareigūnai taip pat turi atsižvelgti į:
- Biologija: Tai, kaip važiavimo įtampa paveiks motociklininkus, yra pagrindinis veiksnys, lemiantis, ar važiavimas malonus, ar skausmingas. Labai prastai suprojektuotas pasivažinėjimas gali netgi sukelti sąmonės praradimą, galvos skausmą ir kitus sužalojimus.
- Geologija: Šiuolaikiniai plieniniai amerikietiški kalneliai sveria šimtus tonų, todėl norint pastatyti padėkliuką ant stabilaus, atraminio paviršiaus, būtina gerai suprasti parko geologiją. „Cedar Point“yra parko, į kurį turi būti skiriamas ypatingas dėmesys, pavyzdys, nes septyniolika amerikietiškų kalnelių yra išdėstyti ežero pakrantėje ir aplink pelkėtą lagūną.
- Klimatologija: Klimatas, kuriame važiuojama, gali labai paveikti jo statybai naudojamų medžiagų tipus.
- Psichologija: kaip atrakcionas pavadintas, papuoštas ir reklamuojamas, norint pritraukti motociklininkus, reikia išsamiai išmanyti psichologiją.
Fizikos studijos su kalneliais
Kadangi yra tiek daug mokslinių koncepcijų, naudojamų kuriant, konstruojant ir eksploatuojant amerikietiškus kalnelius, daugelyje pramogų parkų vyksta Fizikos dienos renginiai ir vietos mokyklos kviečiamos pasitikrinti savo žinias prieš parko atrakcionus. Fizikos mokytojai gali reikalauti, kad mokiniai išmatuotų greitį, kampus, greitį, pagreitį ir kitus amerikietiškojo kalnelio faktus, kad galėtų atsakyti į klausimus, o kai kuriuose parkuose siūlomi konkursai trokštantiems kalnelių inžinieriams kurti savo atrakcionus ir kurti modelius. Tai gali būti smagus ir mokomasis renginys fizikos studentams nuo pradinės mokyklos iki koledžo lygio.
Papildomi š altiniai
Norite sužinoti daugiau apie amerikietiškų kalnelių fiziką? Išbandykite internetinį „Funderstanding Roller Coaster“, kuriame galite reguliuoti kalvų dydį, vertikalias kilpas, trinties ir gravitacijos jėgas, treniruoti mases ir kitus veiksnius, kad pamatytumėte fizikos koncepcijas.
