ローラーコースターの物理学

ローラーコースターの物理学

ローラーコースターの物理学-来年の夏、オハイオ州サンダスキーにある遊園地Cedar Pointは世界で最も速くて長くて高いジェットコースターを披露する予定です。 ‘バルラブン’という名前のこのローラー・コストは20階の高さの60メートルで地面に垂直落下して人々に無重力状態を感じるようにすることができます。

ローラーコースターは列車を先に高い所に引き上げることで、重力による位置エネルギーを列車に保存します。 このエネルギーの大きさは、列車の質量と列車が上がった高さに比例します。 もう、列車が下がり、この位置エネルギーは運動エネルギーに変わります。 したがって列車が高く上がるほど列車はさらに加速されることがあります。

1959年に鋼鉄で作られたローラーコースターが発明されながら、ジェットコースターの高さはさらに高まる恐れがありました。 鋼鉄は木よりもっとしっかりしており、遠い所で製作された後、遊園地に運んで組み立てることができる利点がありました。

また、鉄製のローラーコースターには必要な支え数字がもっと書きました。 そして摩擦によるエネルギー損失も書きました。 理論的には、摩擦がなければ、出発時の高さまで上がらない限り、列車は無限に動かすことができます。 エネルギー保存則によって上がっ出し・ロックを反復する際、位置エネルギーと運動エネルギーを通じて永遠に運動することができます。

ローラーコースターの物理学

列車を加速する方法には高さのほかにも出発時の電磁推進力、または張力や水力、圧縮空気の力などがあります。 こんな類のローラーコースターの中には2秒で時速130kmに到達するように作られたものもあります。

たとえ遊園地はそれぞれローラーコースターの最高速度を誇っているが、ローラーコースターの最高速度が技術的に極限まで追求されていません。 “速度の面から見ると、ジェットコースターはそんなに美しくありません。 汽車や飛行機がはるかにもっと早いです。”

その最も大きな理由は高速を出すのに必要な加速度です。 ローラーコースターでは、わずか数秒ぶりに最高速度に到達しなければなりません。 このために搭乗者は宇宙飛行士のようにg-フォースを感じるようになります。 G-フォースは人間に致命的かも知れないが、その原理がよく知られていることにローラーコストは最初から搭乗者が危険に処してはならないように設計されます。

“ローラーコースターで、頭の血が足の先に集中するような感じを受ける理由がg-フォースからです。”NASAで身体に及ぼすg-フォースの影響を研究する’リルレンドゥ・ストーン’の言葉です。 “訓練を受けていないその場合2~3 gをわずか数秒の間、耐えられるだけです。”

加速度が過度に拡大する場合、目と脳に血が流れないようになります。 この時間が長くなると、一時的に視覚または儀式を失うことになります。 しかし、ローラーコースターで感じるg-フォースは一時的であり、従ってこのような危険がありません。 “加速度によって、頭に血がたくさん押し寄せている現状が一番危ないです。”ストーンはこの場合、脳卒中に陥りかねないと言います。 ローラーコースターは搭乗者の姿勢を利用していつも血が頭から足で流れるように作られます。 “したがって、ジェットコースターに、逆行したのは非常に危険なことです。”

ローラーコースターのデザイン

技術者たちはこれを考慮して危険無しに、スリルを感じられるようにローラーコースターをデザインします。 どのような極端なローラーコースターは乗客が6.5 gを抱くようになった場合もあります。 これは宇宙飛行士が発射台で感じるほどやNASCARドライバーがコーナーを曲がる時に感じるほどよりうんと大きい値です。 ここで秘密は時間にあります。 宇宙飛行士が4gを数分間耐えなければならない反面、このローラーコースターで6.5gはせいぜい1秒程度持続されます。 ローラーコースターは6gの場合1秒、4gの場合1~2秒以上を加えることができないように制限されています。

遊園地は新たな、過去の記録を破る乗るものを作っているが、その記録を制限したのは技術的問題や人間の問題ではなく経済的な問題でした。 もっと大きくて速い乗り物を作るためにはもっと多くの空間と特殊な材料が必要、制作期間も長くかかります。 これは結局、より多くの費用を意味します。

ソース http://www.scientificamerican.com/article/shriek-science-simple-physics-powers-extreme-roller-coasters/

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *