什么是玩过山车

1.过山车是一种令人兴奋的娱乐。很多人都被闪电般的速度和侥幸脱险的快感迷住了。如果你对物理感兴趣，你不仅可以体验冒险的乐趣，还可以帮助理解力学定律。其实过山车的运动包含了很多物理原理，在设计过山车的时候就巧妙地运用到了。如果能体验到能量守恒、加速度和力交织在一起的效果，那就太好了。这次处理物理不用动脑子，绷紧腹肌，保护好肚子就行了。当然，如果你受到身体条件和心理承受能力的限制，无法体验到过山车带来的感受，不妨站在一旁，仔细观察过山车的运动情况和乘坐者的反应。

2.过山车的小火车刚开始是靠弹射器或者链条的推力爬到最高点的，但是第一次下降后就没有装置给它提供动力了。事实上，从这一刻开始，唯一驱动它沿着轨道前进的“发动机”将是引力势能，它是由一个从势能到动能、从动能到引力势能的连续转化过程组成的。

3.第一种能量，即引力势能，是物体因其位置而拥有的能量，是物体与地球引力相互作用产生的。对于过山车来说，它的势能在最高点的时候达到最大，也就是爬到一个“山”的顶峰的时候。过山车开始下降时，其势能不断减少(因为高度降低)，但能量并没有消失，而是转化为动能，即运动的能量。但是，在能量转换过程中，由于车轮与过山车轨道之间的摩擦而产生热量，从而损失了少量的机械能(动能和势能)。这也是为什么设计中后续山丘开始处的山丘略短的原因。

4.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。其实，过山车的后车厢，坠落的感觉最强烈。因为最后一辆车通过最高点的速度比过山车头部的车要快，这是因为地心引力作用在过山车中间的质心上。这样坐在最后一节车厢的人就可以快速到达并越过最高点，从而产生一种因为质心在加速而被扔掉的感觉。后车厢的轮子牢牢扣在轨道上，否则小车厢到了顶峰可能会脱轨飞出。

5.车厢在车头的情况就不一样了。它的质心在“后面”。短时间内，虽然处于下降状态，但要“等待”质心越过高点，被重力推动。

6.过山车的垂直立环是一种离心装置。当列车接近环路时，乘客的惯性速度指向正前方。但是车厢一直沿着轨道运动，阻止了乘客的身体直线运动。然后重力把乘客推离车厢地板，惯性把乘客推向地板。乘客向外的惯性产生惯性力，使乘客即使头朝下也能牢牢地停留在车厢底部。当然，乘客需要某种保护装置来保证自身的安全，但在大多数大循环中，乘客会在有或没有保护装置的情况下留在列车内。

7.当列车沿环线行驶时，作用在乘客身上的合力是不断变化的。在环路底部，由于加速度是向上的，所以轨道对游客的向上支撑力大于重力。这时候游客就能感觉到超重，也就是感觉特别重。当一路冲向环路时，重力将乘客推向地板。因此，乘客会感觉到重力将你向座位挤压。

8.在环路顶部，乘客完全反转，指向地面的重力和轨道向下的支撑力想把乘客拖出座位，但支撑力和重力只是用离心力平衡，即提供运动所需的向心力。此时如果飞车速度小，产生的离心力小于重力，飞车就会有坠落的危险，所以要求在回路顶部有一定的速度，以保证安全。同时离心力抵消了一部分重力，乘客会减轻体重，感觉特别轻。当列车离开环线，水平方向行驶时，乘客会回到原来的重力状态。

9.大回环的魅力在于它在一条短赛道上有丰富的元素。在几秒钟内，作用在乘客身上的力不断变化，让人体验到不同的感受。当这些力作用在身体的各个部位时，眼睛就会看到整个世界都颠倒了。对于很多过山车乘客来说，环顶是整个运行过程中最激动人心的时刻。人会觉得轻如羽毛，眼里只看到天空。

10.在大回路中，垂直加速度的强度由两个因素决定：列车的速度和曲线的角度。列车进入环路时，动能最大，也就是以最快的速度行驶。在回路的顶端，重力已经在一定程度上降低了列车的速度，所以列车的势能更多，但是动能降低了，也就是说它以较低的速度运动，但是速度不能低于一定的安全行驶速度。

11.过山车的设计者首先采用了圆环。在这个设计中，沿着道路的曲线角度是一个常数。为了在环线顶部产生足够的垂直加速度将列车压向轨道附近，设计人员必须让列车以相当快的速度进入环线(这样列车在环线顶部仍然可以快速行驶)。速度更快意味着乘客在进入环路时会受到更大的力，这可能会让乘客感到不舒服。

12.水滴设计使得平衡这些力更容易。环顶部的弯曲角度比环侧面的弯曲角度更尖锐。这样列车就能以足够快的速度通过环线，使其在环线顶部有足够的加速力，而水滴形设计会在侧面产生较小的垂直加速度。这提供了保持过山车所有运行所需的力，而不会对潜在的危险部件施加过大的力。

13.一旦过山车完成它的旅程，制动装置将非常安全地停止过山车。减速速度由制动缸中的气压控制。过山车(router过山车)是一种机动化的娱乐设施，经常在游乐园和主题公园中发现。过山车虽然恐怖，但基本上是一个非常安全的设施，受到很多年轻游客的喜爱。

14.美国发明家、商人拉马克斯阿德纳汤普森(lamarcus adna thompson)是第一个注册过山车相关专利技术的人(1885年1月20日)，制造了数十种过山车设施，因此被誉为“重力之父”。

什么是玩过山车