Perché i passanti delle montagne russe non sono esattamente circolari?
Se sei un fan delle tipiche giostre sulle montagne russe, probabilmente avrai notato che gli anelli di questi giocattoli non sono esattamente rotondi, poiché in alcuni casi sono più ovali. Sembrano più gocce invertite che cerchi stessi. Per capire perché hanno questo formato, è necessario salvare alcune delle conoscenze della fisica delle scuole superiori.
Innanzitutto, devi capire come funzionano i loop. Come fanno i carrelli a non cadere quando i binari si invertono? Ciò non è dovuto alla forza centrifuga che agisce sui carrelli e li tira costantemente sui binari stessi, soprattutto perché sono ad alta velocità - risultati simili non sarebbero ottenuti se i carrelli si muovessero lentamente.
La velocità più lenta che un ottovolante può percorrere dipende esclusivamente dalla forza centrifuga creata dalla gravità. In ogni caso, è improbabile che le automobili cadano dagli anelli poiché sono fissate in modo permanente ai binari - e avrai anche dispositivi di sicurezza, quindi ristagnerebbero con tutti i passeggeri bloccati. Sapendo questo, torniamo al punto centrale della discussione: perché i loop non sono circolari al 100%? Spieghiamo in modo semplificato.
Le montagne russe di solito non sono veicoli che possono muoversi indipendentemente. All'inizio delle giostre, vengono automaticamente spinti in direzioni ripide e quindi utilizzano l'energia gravitazionale per percorrere le rotaie fino alla fine. Se i circuiti fossero costituiti da archi circolari perfetti, i carrelli avrebbero bisogno di iniziare il loro inizio con sufficiente energia cinetica per superare gli ostacoli. Ma anche così, la velocità non sarebbe abbastanza sicura per le persone, quindi camminerebbero solo sui binari.
Nella parte superiore del ciclo possiamo dire che l'accelerazione centripeta è fornita dalla gravità. Quando sono lì, le persone si sentiranno più leggere. Quando il carrello raggiunge la posizione delle 9, si verificheranno aggiunte di forza naturale e quantità di moto a causa della gravità, facendo abbassare i carrelli. Tutta questa quantità di forza può essere abbastanza impattante per chiunque, causando vertigini, vomito o svenimento - che non è l'obiettivo delle corse (anche se succede occasionalmente) e può essere sentito più fortemente se i loop erano al 100% circolare.
Per minimizzare questi effetti (e cercare di renderli inesistenti), i cappi sono leggermente allungati come se fossero gocce invertite, per evitare l'impatto di quando i carrelli scendono (e fare un uso migliore della forza centrifuga) e facilitare lo slancio quando si alzano. . Quando le auto salgono, rallentano perché cambiano il tipo di alimentazione - e questo è vantaggiosamente utilizzato sulle montagne russe.
Modificando il raggio di curvatura delle rotaie e l'altezza, l'accelerazione viene mantenuta per tutto il viaggio del treno e questo rende l'impatto meno aggressivo sui passeggeri. Per essere consapevoli, nel 1895 fu costruita una montagna russa ad arco circolare al 100% negli Stati Uniti a Cony Island, portando le persone a raggiungere i 12 G (dodici volte la forza di gravità). Le persone smisero rapidamente di raggiungere l'attrazione, poiché la forza indotta al momento di percorrere il circuito era così forte che la perdita di coscienza e la nausea erano comuni in quasi tutti i passeggeri.
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