过山车中的物理知识

过山车是一种令人兴奋的娱乐工具。许多人对快速和侥幸的快乐着迷。如果你对物理感兴趣，你不仅可以体验冒险的乐趣，还可以在坐过山车的过程中帮助理解力学定律。事实上，过山车的运动包含许多物理原理，人们在设计过山车时会巧妙地运用这些原理。亲身体验能量守恒、加速度和力的效果将是美妙的。这次你不需要用你的大脑来处理物理问题，只要收紧你的腹部肌肉，保护你的肠胃。当然，如果你的身体状况和心理承受力有限，无法体验过山车带来的各种感受，你不妨站在一边，仔细观察过山车的运动和乘客的反应。

在旅程开始时，过山车上的小火车被一个机械装置推到最高点，但是在第一次下降后就没有动力装置了。事实上，从这一刻起，沿着轨道驱动它的唯一“引擎”将是重力势能，即从重力势能到动能以及从动能到重力势能的连续转换过程。

第一种能量，即重力势能，是一个物体因其位置而拥有的能量，它是由物体的高度和重力产生的加速度获得的。对于过山车来说，当它到达最高点的时候，也就是当它爬到山顶的时候，它的势能达到最大。当过山车开始下降时，它的势能不断下降(因为高度下降)，但它不会消失，而是会转化为动能，即动能。然而，在能量转换过程中，由于过山车车轮和轨道之间的摩擦而产生热量，因此损失了少量的机械能(动能和势能)。这就是为什么下面的山被设计得比开始时低:过山车没有上升到和前面的山一样高所需的机械能。过山车的最后一节车厢是过山车送给勇敢乘客的最激动人心的礼物。事实上，坠落的感觉在过山车的后车厢最强烈。因为最后一辆经过最高点的汽车的速度比坐在过山车顶端的汽车的速度快，这是因为重力作用在过山车中间的质心上。这样，坐在最后一辆车上的人可以快速到达并越过最高点，从而产生一种被抛弃的感觉，因为重心在向下加速。后车厢的车轮牢牢地固定在轨道上，否则小车厢可能会脱轨，并在到达最高点时被抛出。车头的情况就不同了。它的重心在“后面”。在短时间内，虽然它处于下降状态，但它必须“等待”重心越过最高点并被重力推动。

到达“疯狂圈”时，沿着直线轨道行驶的过山车突然转向上方。此时，乘客会有被挤到轨道上的感觉，因为会产生明显的离心力。事实上，由于轨道和过山车之间的相互作用，在圆形轨道上产生向心力。这种圆形轨道略呈椭圆形，以“平衡”重力的制动作用。当过山车到达环形轨道的最高点时，它实际上会减速，但是如果弯曲的程度很小，这种现象就会减弱。一旦过山车完成了它的旅程，机械制动装置将非常安全地停止过山车。减速速度由气缸控制。