La física de les muntanyes russes és complexa i senzilla, però sense la influència d'aquesta branca de la ciència, aquestes increïbles atraccions no es mourien ni una polzada.
Què és la física?
La física és l'estudi de la matèria i l'energia i com les diferents forces de cadascuna interactuen i s'influeixen mútuament. Des de la gravetat fins a l'acceleració i la fricció, la física és la ciència clau darrere del funcionament exitós de totes les muntanyes russes. Tant si un passeig és una simple muntanya infantil com una elaborada màquina de crits, tots han de seguir els mateixos principis físics per a un funcionament segur i eficient.
Física de les muntanyes russes: conceptes clau
La premissa física més bàsica que afecta les muntanyes russes és l'adagi "el que puja ha de baixar". El procés de com aquesta "baixada" es retorça en bucles, corbes, turons i inversions, però, requereix un coneixement més especialitzat. Els conceptes clau de la física de les muntanyes inclouen:
- Gravitació: la gravetat és la força que atrau tots els objectes cap al centre de la Terra i és el concepte de física més important relacionat amb les muntanyes russes. En essència, una vegada que una muntanya russa es desenganxa de l'elevació inicial de la cadena o de la força de propulsió, la gravetat assegura que completi el seu curs al llarg de la pista. Els motoristes també senten la gravetat en termes tant de forces positives com negatives que semblen empènyer els motoristes més endins als seus seients o treure'ls d'ells, una sensació emocionant que gaudeixen molts buscadors d'emocions.
- Energia potencial i energia cinètica: aquests dos conceptes relacionats regeixen els canvis en la velocitat i l'alçada d'una muntanya russa. En poques paraules, com més alt estigui un objecte del terra, més energia potencial té, és a dir, potencial per guanyar velocitat a mesura que cau. Quan cau cap a terra, aquesta energia potencial canvia a energia cinètica, o energia de moviment. La suma dels dos tipus d'energia és constant, però una muntanya russa ha de mantenir un equilibri adequat d'energies potencials i cinètiques per oferir un viatge emocionant.
- Acceleració: Freqüentment es confon amb la velocitat, l'acceleració és en realitat un canvi de velocitat, que pot ser un canvi de velocitat o de direcció. Per tant, una muntanya russa s'està accelerant a través de bucles i corbes encara que la seva velocitat es mantingui constant.
- Fricció: les fórmules físiques i els càlculs han d'incloure la fricció com a factor clau per a les muntanyes russes, perquè la fricció és una força que pot frenar significativament un viatge. El contacte entre el tren i l'aire i entre les rodes i la via imposa fricció al viatge.
Conceptes addicionals de física
A més d'aquests principis clau per a la física de les muntanyes russes, altres conceptes físics també afecten el funcionament de les muntanyes russes i són igualment crítics per a un viatge segur i divertit.
- Pressió: molts sistemes de frens de muntanya russa funcionen per pressió d'aire, i aquesta pressió ha de ser suficient per aturar trens buits i carregats sense ferir els passatgers ni exercir massa estrès sobre l'estructura del viatge.
- Òptica: els sensors òptics ajuden els sistemes informàtics a controlar on és el viatge i com funciona.
- Magnetisme: moltes atraccions d' alta tecnologia utilitzen electroimants com a forma de propulsió o frenada, i els imants s'han de cronometrar i calibrar amb precisió per a un funcionament segur.
- Electricitat: l'electricitat adequada és vital per a les muntanyes russes, des de fer el viatge fins a encendre els llums que la decoren.
Més necessitats científiques
La física no és l'única ciència necessària per a una muntanya russa emocionant i de bon funcionament. Quan es dissenya una atracció, els enginyers i els funcionaris del parc també han de tenir en compte:
- Biologia: La manera com les tensions del viatge afectaran als motoristes és un factor important per determinar si el viatge és agradable o dolorós o no. Un viatge molt mal dissenyat pot fins i tot provocar apagats, mals de cap i altres lesions.
- Geologia: les muntanyes russes modernes d'acer pesen centenars de tones, i és necessària una comprensió aguda de la geologia del parc per situar la muntanya russa en una superfície estable i de suport. Cedar Point és un exemple de parc que s'ha de prestar especial atenció a això, ja que les seves disset muntanyes russes es situen al llarg d'un llac i al voltant d'una llacuna pantanosa.
- Climatologia: el clima en què es construeix un viatge pot afectar molt els tipus de materials utilitzats per a la seva construcció.
- Psicologia: com es nomena, es decora i es promociona una atracció requereix una comprensió detallada de la psicologia per atreure els genets.
Estudiant física amb muntanyes russes
Com que s'utilitzen tants conceptes científics per dissenyar, construir i operar una muntanya russa, molts parcs d'atraccions acullen esdeveniments del Dia de la Física i conviden les escoles locals a posar a prova els seus coneixements amb les atraccions del parc. Els professors de física poden exigir als estudiants que mesuren velocitats, angles, velocitat, acceleració i altres fets de muntanya russa per respondre preguntes, mentre que alguns parcs ofereixen concursos per a aspirants a enginyers de muntanya russa per dissenyar les seves pròpies atraccions i construir models. Aquest pot ser un esdeveniment divertit i educatiu per als estudiants de física des de l'escola primària fins a la universitat.
Recurs addicional
T'interessa aprendre més sobre la física de les muntanyes russes? Proveu la muntanya russa en línia de Funderstanding, on podeu ajustar la mida dels turons, els llaços verticals, les forces de fregament i gravetat, les masses del tren i altres factors per veure els conceptes de física en acció.
