Amerikāņu kalniņu fizika ir gan sarežģīta, gan vienkārša, taču bez šīs zinātnes nozares ietekmes šie apbrīnojamie atrakciju braucieni nekustētos ne centimetru.
Kas ir fizika?
Fizika ir matērijas un enerģijas izpēte un to, kā dažādi spēki mijiedarbojas un ietekmē viens otru. No gravitācijas līdz paātrinājumam līdz berzei fizika ir galvenā zinātne, kas nodrošina visu amerikāņu kalniņu veiksmīgu darbību. Neatkarīgi no tā, vai brauciens ir vienkāršs bērnu paliktnis vai sarežģīta kliedzienu mašīna, tiem visiem ir jāievēro tie paši fizikas principi, lai nodrošinātu drošu un efektīvu darbību.
Amerikāņu kalniņu fizika: galvenie jēdzieni
Visvienkāršākais fizikas priekšnoteikums, kas ietekmē amerikāņu kalniņus, ir sakāmvārds "kas iet uz augšu, tam jānāk uz leju." Tomēr process, kā šī "nokāpšana" tiek pārvērsta cilpās, līkumos, pauguros un inversijās, prasa specializētākas zināšanas. Galvenie paliktņu fizikas jēdzieni ir:
- Gravitācija: Gravitācija ir spēks, kas velk visus objektus uz Zemes centru, un tas ir vienīgais vissvarīgākais fizikas jēdziens, kas saistīts ar amerikāņu kalniņiem. Būtībā, tiklīdz amerikāņu kalniņi atvienojas no sākotnējā ķēdes pacēluma vai piedziņas spēka, gravitācija nodrošina, ka tas pabeidz savu kursu pa sliežu ceļu. Braucēji arī izjūt gravitāciju gan pozitīvo, gan negatīvo spēku izteiksmē, kas, šķiet, iespiež braucējus dziļāk viņu sēdekļos vai izrauj no tiem. Šī ir aizraujoša sajūta, kas patīk daudziem aizraušanās meklētājiem.
- Potenciālā enerģija un kinētiskā enerģija: šie divi saistītie jēdzieni nosaka kalniņu ātruma un augstuma izmaiņas. Vienkārši sakot, jo augstāk objekts atrodas no zemes, jo vairāk tam ir potenciālā enerģija - tas ir, potenciāls palielināt ātrumu, krītot. Nokrītot pret zemi, šī potenciālā enerģija mainās uz kinētisko enerģiju jeb kustības enerģiju. Abu enerģijas veidu summa ir nemainīga, taču amerikāņu kalniņiem ir jāsaglabā atbilstošs potenciālās un kinētiskās enerģijas līdzsvars, lai nodrošinātu aizraujošu braucienu.
- Paātrinājums: Paātrinājums, ko bieži sajauc ar ātrumu, patiesībā ir ātruma izmaiņas, kas var būt gan ātruma, gan virziena izmaiņas. Tāpēc amerikāņu kalniņi paātrinās pa cilpām un līkumiem, pat ja tā ātrums paliek nemainīgs.
- Berze: fizikas formulās un aprēķinos berze jāiekļauj kā galvenais amerikāņu kalniņu faktors, jo berze ir spēks, kas var ievērojami palēnināt braukšanu. Saskarsme starp vilcienu un gaisu un starp riteņiem un sliežu ceļu rada berzi braucienam.
Papildu fizikas jēdzieni
Papildus šiem amerikāņu kalniņu fizikas pamatprincipiem arī citi fizikas jēdzieni ietekmē kalniņu darbību un ir vienlīdz svarīgi drošai un jautrai braukšanai.
- Spiediens: daudzas amerikāņu kalniņu bremžu sistēmas darbina ar gaisa spiedienu, un šim spiedienam ir jābūt pietiekamam, lai apturētu gan tukšus, gan piekrautus vilcienus, nesavainojot pasažierus un neradot pārāk lielu slodzi braukšanas struktūra.
- Optika: optiskie sensori palīdz datorsistēmām kontrolēt, kur atrodas un kā tas darbojas.
- Magnētisms: daudzos augsto tehnoloģiju braucienos elektromagnēti tiek izmantoti kā piedziņa vai bremzēšana, un magnētiem jābūt precīzi iestatītiem un kalibrētiem drošai darbībai.
- Elektrība: Pareiza elektrība ir vitāli svarīga amerikāņu kalniņiem, sākot no reālas brauciena līdz gaismām, kas tos rotā.
Vairāk zinātnes vajadzībām
Fizika nav vienīgā zinātne, kas nepieciešama, lai netraucēti darbotos aizraujoši amerikāņu kalniņi. Izstrādājot braucienu, inženieriem un parka darbiniekiem jāņem vērā arī:
- Bioloģija: tas, kā brauciena radītais stress ietekmēs braucējus, ir galvenais faktors, kas nosaka, vai brauciens ir patīkams vai sāpīgs. Ļoti slikti izstrādāts brauciens var izraisīt pat prāta zudumu, galvassāpes un citas traumas.
- Ģeoloģija: Mūsdienu tērauda amerikāņu kalniņi sver simtiem tonnu, un, lai kalniņi novietotu uz stabilas, atbalstošas virsmas, ir nepieciešama skaidra izpratne par parka ģeoloģiju. Cedar Point ir parka piemērs, kuram jāpievērš īpaša uzmanība, jo tā septiņpadsmit amerikāņu kalniņi ir izvietoti gar ezera krastu un ap purvainu lagūnu.
- Klimatoloģija: Klimats, kurā brauciens ir iebūvēts, var būtiski ietekmēt tā konstrukcijā izmantoto materiālu veidus.
- Psiholoģija: kā brauciens tiek nosaukts, dekorēts un reklamēts, ir nepieciešama detalizēta psiholoģijas izpratne, lai piesaistītu braucējus.
Studēt fiziku ar amerikāņu kalniņiem
Tā kā amerikāņu kalniņu projektēšanai, konstruēšanai un ekspluatācijai tiek izmantots tik daudz zinātnisku koncepciju, daudzos atrakciju parkos tiek rīkoti Fizikas dienas pasākumi un vietējās skolas tiek aicinātas pārbaudīt savas zināšanas parka braucienos. Lai atbildētu uz jautājumiem, fizikas skolotāji var pieprasīt skolēniem izmērīt ātrumu, leņķus, ātrumu, paātrinājumu un citus amerikāņu kalniņu faktus, savukārt daži parki piedāvā konkursus topošajiem amerikāņu kalniņu inženieriem, lai viņi paši izstrādātu savus braucienus un izveidotu modeļus. Šis var būt jautrs un izglītojošs pasākums fizikas studentiem no pamatskolas līdz koledžas līmenim.
Papildu resurss
Vai vēlaties uzzināt vairāk par amerikāņu kalniņu fiziku? Izmēģiniet tiešsaistes Fullerstanding Roller Coaster, kurā varat pielāgot pauguru izmērus, vertikālās cilpas, berzes un gravitācijas spēkus, trenēt masu un citus faktorus, lai redzētu fizikas koncepcijas darbībā.
