Rolbanke kan opwindingsmasjiene wees wat braak en traan veroorsaak, maar dit is ook fassinerende voorbeelde van komplekse fisika by die werk.
Om 'n string motors deur 'n knoop druppels, draai, rol en lanserings te kry, benodig spanne meganiese ingenieurs konsepte soos kragte, versnelling en energie. Om 'n idee te kry van die wetenskap agter ons gunsteling ritte, het ons gesels met Jeffrey Rhoads, 'n professor aan die Purdue's School of Mechanical Engineering en die skepper van die universiteit se dinastieklas vir rollercoaster.
Voltooiing van die stroombaan
Kom ons begin met die basiese beginsels. Rolbanke, soos alles, moet die wet van die behoud van energie gehoorsaam, wat beteken dat die trein net so vinnig kan ry en so ver as wat die hoeveelheid gestoorde (potensiële) energie toelaat.
Potensiële energie kom gewoonlik deur die trein met 'n ketting of kabel teen 'n heuwel op te lig. As 'n trein teen 'n heuwel afry, verander die potensiële energie in bewegende (kinetiese) energie; hoe vinniger die trein ry, hoe meer kinetiese energie het dit.
Die kinetiese energie verander weer in potensiële energie namate die motors die heuwels opklim. Omdat die motors noodwendig energie verloor deur kragte soos wrywing en lugweerstand, is dit die hoogste punt op 'n tradisionele wipwa (dink: Six Flags Magic Mountain's Goliat of Twisted Colossus ritte) is byna altyd die eerste heuwel. As daar nog 'n groot daling hoër is as die eerste, voeg die ontwerpers meer hysbakke by (dink aan: die groot daling aan die einde van Disney's Splash Mountain).
Die fisika agter u gunsteling rolbanke Krediet: Nicole Mays / Flickr (cc by 2.0)
Sommige onderbanke val verder as 90 grade en buig na binne bo-op die hysbak, soos op Valravn in Cedar Point. Die fisika op die spel is dieselfde, maar Rhoads sê dat hierdie druppels 'n meer akute gevoel van gewigloosheid kan bied.
Ander onderbanke, soos Kingda Ka van Six Flags Great Adventure, of Top Thrill Dragster van Cedar Point, stoor hul energie in lanseerders, vloeibare of lugdruk-aangedrewe flipperknope, of in elektromagnete wat in die baan en motors ingebou is. Lanseringsonderbrekers benodig nie reusagtige hysbakke nie (wat baie ruimte bespaar), en bied 'n ander soort afwagtende opwinding. Groot parke wil 'n verskeidenheid ruiterervarings hê, en lanseerbusse is 'n uitstekende manier om die gevoel te verander, sê Rhoads.
Lusse, draaie en draaie
Ingenieurs genereer opwinding deur versnelling - wat die snelheid van ruiters op hoogs gemanipuleerde, onnatuurlike maniere verander. Onderbaansingenieurs doen 'n beroep op Newton se bewegingswette om ryers te laat voel dat hulle die gesamentlike swaartekrag en versnelling voel, wat 'n opwindende, ongewone liggaamsgevoel veroorsaak. Lusse, kurktrekkers en stywe draaie dwing ryers & apos; liggame vertikaal en horisontaal op berekende maniere.
Al ooit gewonder waarom lusse eerder traanvormig is as sirkelvormig? Die uitdaging is om die oorgange in en uit die lus te ontwerp, 'sê Rhoads. 'U moet seker maak dat u nie ruk of veranderinge in versnelling veroorsaak wat tot sweepslag kan lei nie. Enigiets wat in 'n sirkelbeweging beweeg, ervaar 'n ander soort versnelling genaamd sentripetale versnelling, wat toeneem hoe vinniger die motor ry, of hoe kleiner die sirkel. 'N Sirkelvormige lus kan 'n skok veroorsaak as gevolg van die skielike toevoeging van die sentripetale versnelling. 'N Traanvorm beheer die versnelling, vergemaklik die ruiter deur die lus en voorkom ruk.
Die fisika agter u gunsteling rolbanke Krediet: Howard Sayer / Getty Images
En dan is daar rolle wat ruiters op verskillende maniere kan disoriënteer. Inline draaie is rolle wat treine om die baan draai, maar hartlyne probeer om ruiters om hul bors te draai. Kolos in Thorpe Park (hierbo) is die beste voorbeeld van hartrolle by die werk — die rit van 90 sekondes spog met 10 inversies, waaronder vier agtereenvolgende hartsnolle. Ons sal meer [onderbanke met] meerdere rolle in serie een na die ander sien, het Rhoads gesê, want dit skep geweldige disoriëntasie.
Hout versus staal
Houtkussings kan lusse nie baie goed akkommodeer nie, dus is hulle dikwels minder desoriënterend as hul staalgenote. Waarom verkies sommige ryers dit dan? Mense ... soos die afwagting, die lastige van hulle wat hulle 'n bietjie versterk. Hulle wil voel asof die struktuur onder hulle beweeg, sê Rhoads. Staalonderbanke is amper presies die teenoorgestelde. Dit is soos om 'n antieke voertuig te bestuur teenoor die nuutste sportmotor.
Die fisika agter u gunsteling rolbanke Krediet: Los Angeles Times via Getty Images
Houtkussings het geneig om nie lusse of rolle te hê nie, want dit verg veel te veel hout om die krag van 'n swaar achtbaan te ondersteun. Hades 360 by Mt. Olympus in Wisconsin ondersteun 'n rol op houtspore met staalsteierwerk.
Ondersteuners van die volgende generasie
Daar is net soveel maniere waarop u mense in klein waentjies kan rondbring deur hulle op, af en onderstebo te stuur. Sommige ritbouers skep vakke wat onafhanklik van die motors rol, en asse loodreg op die baan draai, wat meer draaie toevoeg sonder dat meer lusse nodig is. U kan dit regtig sien op The Joker by Six Flag & apos; s Great Adventure (onder).
Achtbaanervarings is egter meer as net die som van hul versnellings. Ander bouers voeg ligte by, rook, stuur onderbrekers ondergronds, en voeg kop- en voetkappers by, maar nie-te-nou-stawe wat 'n ekstra element van opwinding en / of skrik bied. Dit is die trajek wat ons nog 'n rukkie gaan volg, het Rhoads gesê. Groter en vinniger sal baie langer nie moontlik wees nie.