롤러 코스터는 구토와 눈물을 유발하는 스릴 기계 일 수 있지만 복잡한 물리학의 흥미로운 예이기도합니다.

낙하, 뒤집기, 구르기 및 발사의 매듭을 통해 일련의 자동차를 얻으려면 힘, 가속 및 에너지와 같은 개념을 분석하는 기계 엔지니어 팀이 필요합니다. 우리가 가장 좋아하는 놀이기구 뒤에 숨겨진 과학에 대한 아이디어를 얻기 위해 Purdue의 기계 공학 학교 교수이자이 대학교의 롤러 코스터 역학 수업을 만든 Jeffrey Rhoads와 이야기했습니다.

회로 완성

기본부터 시작하겠습니다. 다른 모든 것과 마찬가지로 롤러 코스터는 에너지 보존 법칙을 따라야합니다. 즉, 열차는 저장된 (잠재적) 에너지의 양이 허용하는 한 빨리, 그리고 멀리 갈 수 있습니다.

잠재적 인 에너지는 일반적으로 체인이나 케이블로 기차를 언덕 위로 들어 올릴 때 발생합니다. 기차가 언덕을 내려갈 때 위치 에너지는 움직이는 (운동) 에너지로 바뀝니다. 기차가 더 빨리 갈수록 더 많은 운동 에너지가 있습니다.

운동 에너지는 자동차가 언덕을 오르면 다시 위치 에너지로 바뀝니다. 자동차는 마찰과 공기 저항과 같은 힘을 통해 필연적으로 에너지를 잃기 때문에 전통적인 코스터에서 가장 높은 지점 (예 : Six Flags Magic Mountain의 골리앗 또는 뒤틀린 거상 타기) 거의 항상 첫 번째 언덕입니다. 첫 번째 것보다 더 높은 또 다른 큰 하락이있을 경우 디자이너는 더 많은 리프트를 추가합니다 (예 : Disney의 Splash Mountain 끝에서 큰 하락).

일부 컵 받침은 90도 이상 떨어지며 리프트 언덕 꼭대기에서 안쪽으로 구부러집니다. Valravn Cedar Point에서. 물리학은 동일하지만 Rhoads는이 방울이 더 예리한 무중력 느낌을 줄 수 있다고 말합니다.

Six Flags Great Adventure의 Kingda Ka 또는 Cedar Point의 Top Thrill Dragster와 같은 다른 컵 받침은 발사기, 유체 또는 공기압 구동 핀볼 플런저 또는 트랙과 자동차에 내장 된 전자석에 에너지를 저장합니다. 발사대는 (많은 공간을 절약하는) 거대한 리프트 언덕이 필요하지 않으며, 다른 종류의 기대감 넘치는 스릴을 제공합니다. 대형 공원은 다양한 라이더 경험을 원하며 런칭 코스터는 느낌을 바꾸는 좋은 방법이라고 Rhoads는 말합니다.

루프, 뒤집기 및 회전

엔지니어는 가속을 통해 스릴을 생성합니다. 기본적으로 고도로 설계된 부 자연스러운 방식으로 라이더의 속도를 변경합니다. 코스터 엔지니어는 뉴턴의 운동 법칙에 따라 라이더가 중력과 가속의 결합 된 힘을 느끼게하여 흥미롭고 특이한 신체 느낌을 생성합니다. 루프, 코르크 스크류 및 타이트한 회전은 라이더에게 힘을줍니다. 계산 된 방식으로 수직 및 수평으로 몸체.

루프가 원형이 아닌 눈물 방울 모양 인 이유가 궁금하십니까? 문제는 루프 안팎으로의 전환을 설계하는 것입니다. '라고 Rhoads는 말합니다. '당신은 경련을 유발하거나 휘파람으로 이어질 수있는 가속도의 변화를 유발하지 않도록해야합니다. 원 운동으로 움직이는 모든 것은 구심 가속도라는 또 다른 종류의 가속을 경험하는데, 이는 자동차가 더 빨리 갈수록 증가하거나 원이 더 작아집니다. 원형 루프는 갑작스런 구심 가속도 추가로 인한 충격을 유발합니다. 눈물 방울 모양은 가속을 제어하여 라이더가 루프를 쉽게 통과하고 저크를 방지합니다.

그리고 여러 가지 방법으로 라이더의 방향을 잃을 수있는 롤이 있습니다. 인라인 트위스트는 트랙을 중심으로 열차를 회전시키는 롤이지만 심장 선 롤은 라이더를 가슴 주위로 회전 시키려고합니다. 소프 공원의 거상 (위)는 직장에서 심장 라인 롤의 가장 좋은 예입니다. 90 초 라이딩은 연속 된 심장 라인 롤 4 개를 포함하여 10 개의 반전을 자랑합니다. Rhoads는 엄청난 양의 방향 감각 상실을 유발하기 때문에 연속적으로 여러 롤이있는 코스터를 더 많이 볼 것이라고 Rhoads는 말했습니다.

목재 대 강철

나무 컵 받침은 루프를 잘 수용 할 수 없기 때문에 철제보다 방향 감각이 덜합니다. 그렇다면 일부 라이더가 선호하는 이유는 무엇입니까? 사람들은 ... 기대감처럼 그들을 약간 증폭시키는 구루병. 그들은 구조가 그 아래에서 움직이는 것처럼 느끼기를 원한다고 Rhoads는 말합니다. 강철 컵 받침은 거의 정반대입니다. 골동품 자동차를 운전하는 것과 최신 스포츠카를 운전하는 것과 같습니다.

나무 코스터는 무거운 롤러 코스터 열차의 힘을 지탱하기 위해 너무 많은 나무가 필요하기 때문에 루프 나 롤이없는 경향이 있습니다. Mt.에서 Hades 360. 올림포스 산 위스콘신에서는 강철 비계가있는 목재 트랙의 롤을 지원합니다.

차세대 코스터

사람들을 위, 아래, 거꾸로 보내서 작은 수레로 사람들을 날릴 수있는 방법은 아주 많습니다. 일부 라이드 빌더는 트랙에 수직으로 회전하는 축을 자동차와 독립적으로 구르는 구획을 만들어 더 많은 루프없이 더 많은 플립을 추가합니다. 당신은 정말로 이것을 The Six Flag 's Great Adventure의 조커 (이하).

하지만 롤러 코스터 경험은 가속도의 합이 아닙니다. 다른 건축업자들은 조명, 연기를 추가하고, 컵 받침을 지하로 보내고, 헤드 및 풋 헬기, 스릴 및 / 또는 공포의 추가 요소를 제공하는 가깝지만 너무 가깝지는 않은 바를 추가하고 있습니다. 이것이 바로 우리가 잠시 따라갈 궤적이라고 Rhoads는 말했다. 더 크고 빠른 것은 더 이상 가능하지 않습니다.