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过山车的工作方式

过山车物理学

弗吉尼亚州,布希花园,多环路过山车“width=
重力在过山车物理学中起着很大的作用。随着过山车的越高,重力可以将汽车越来越快地拉下来,以将其推向轨道。教育图像/UIG/Getty图像

过山车的初始上升的目的是建立一种势能的储层。概念势能,通常称为位置的能量,非常简单:随着过山车在空气中变高,重力可以将其拉到更大的距离。您一直都会体验到这种现象。考虑开车,骑自行车或将雪橇拉到大山的顶部。您在山上建立的潜在能量可以释放动能- 运动能量使您沿着山坡。

一旦您开始沿着第一山巡航,重力将接管,并将所有构建的势能变化对动能。重力在汽车上施加恒定的向下力。过山车的轨道可用于引导这种力量 - 他们控制了过山车汽车掉落的方式。如果轨道向下倾斜,重力将汽车的前部拉向地面,以便加速。如果轨道向上倾斜,重力将在杯垫的背面施加向下力,因此会减速。

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由于运动中的物体倾向于保持运动(牛顿的第一项运动定律),即使在轨道向上移动时,过山车也将保持向前的速度。当过山车登上最初的升降山的较小山丘之一时,其动能会变回势能。这样,轨道的过程是不断地将能量从动力学转变为潜在,然后再返回。

这种加速的波动使滚筒过山车变得如此有趣。在大多数过山车中,随着火车沿着轨道的移动,山丘的高度下降。这是必要的,因为在升降机山上建立的总能源储层逐渐因火车和轨道之间以及火车和空中之间的摩擦而逐渐消失。当火车沿着轨道的尽头沿着轨道延伸时,能量储层几乎完全空了。在这一点上,火车要么停下来,要么被送到电梯山上乘车。

从最基本的角度来看,这全是过山车 - 一台使用重力和惯性的机器沿着蜿蜒的轨道发送火车。接下来,我们将查看您在过山车骑行期间感受到的各种感觉,导致它们的原因以及它们如此愉快的原因。

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