특정 감각 세트를 느끼게하는 힘은 가속도이며,이 가속도를 이용하는 롤러 코스터의 섹션 (더 정확하게 중심 가속도로 알려짐)은 천체 루프입니다. 천체 루프는 눈물의 기하학적 모양을 가정합니다. 천체는 반경이 지속적으로 변화하는 나선형의 한 부분입니다.
놀이 공원은 모든 연령대의 사람들이 자신을 즐기고 휴식을 취하는 곳이지만, 어린이와 성인 모두의 관심을 사로 잡는 것이 있다면 롤러 코스터입니다! 개인적으로 이것은 우리 중 많은 사람들에게 광범위한 흥분을 제공하는 롤러 코스터에 대해 무엇인지 궁금해합니다. 이러한 강렬한 감정의 이유는 한 사람이 경험하는 속도가 아니라 라이더에게 영향을 미치는 힘과 무중력 느낌 때문입니다. 이제 롤러 코스터 루프의 물리학을 살펴보고 강력한 힘과 무중력의 개념을 어떻게 경험하는지에 대한 이해에 도달합시다.
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(사진 크레디트 :Pixabay)
루프의 물리학
특정 감각 세트를 느끼게하는 주요 힘은 가속도이며,이 가속도를 이용하는 롤러 코스터의 섹션 (더 정확하게 중심 가속도로 알려짐)은 rack loops 입니다. . 천체 루프는 눈물의 기하학적 모양을 가정합니다. 천체는 반경이 지속적으로 변화하는 나선형의 한 부분입니다. 일정한 반경이있는 원형 루프와 달리, 천체 루프는 루프 하단에 상단보다 반경이 더 큽니다. 천체 루프의 구상을 더 쉽게 만들기 위해, 동일한 반경의 두 개의 원이 서로 겹치는 천체의 바닥을 형성하는 반면, 작은 원은 천체의 상단에 반경을 형성한다고 상상해 봅시다.
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롤러 코스터 카트가 천체 루프를 통과함에 따라, 방향의 지속적인 변화와 지속적인 속도 변화의 두 가지 주요 요인을 기반으로 한 가속도를 경험합니다. 오른쪽으로 이동하는 롤러 코스터 차량은 점차 상향 이동 롤러 코스터 자동차와 왼쪽으로 움직이는 롤러 코스터 자동차가되고 아래쪽으로 이동하는 롤러 코스터 자동차가됩니다. 다시 말해, 롤러 코스터 자동차가 천체 루프를 통과 할 때 롤러 코스터 차량의 방향이 지속적으로 변화합니다. 롤러 코스터 자동차가 루프를 올라 가기 시작하면 속도가 느려지기 시작합니다. 높이가 증가하면 잠재적 에너지가 증가하여 운동 에너지와 속도가 감소합니다. 반대로, 높이의 감소는 운동 에너지와 속도를 증가시켜 롤러 코스터 자동차는 루프의 바닥에서 가장 높은 속도 (루프에 들어가고 떠날 때)와 루프 상단에서 가장 낮은 속도를 경험합니다.
루프의 힘 분석
물체가 닫힌 곡선 경로에서 움직일 때마다, 그물 내부 가속도를 경험하여 물체가 그물 내부 힘을 경험하게합니다. 롤러 코스터에서 사람이 경험하는 힘에 대한 분석을 더 이상 진행하기 전에 롤러 코스터 자동차가 마찰이나 공기 저항을 경험하지 않는다고 가정합니다. 이를 염두에두고 롤러 코스터 자동차에 작용하는 두 가지 힘이있을 것입니다 : 무게의 힘 ( fgrav ) 및 정상 힘 ( fnormal ). 정상적인 힘은 트랙의 방향으로 향하는 반면 중력은 항상 아래쪽으로 향합니다. 루프의 바닥에서 트랙은 정상적인 힘으로 차에서 위쪽으로 밀립니다. 그러나 루프 상단에서 정상 힘은 아래쪽으로 향합니다. 트랙 (일반 힘의 공급 업체)이 차 위에 있기 때문에 차에서 아래쪽으로 밀립니다. 이 두 위치에 대한 자유 바디 다이어그램은 오른쪽 다이어그램에 표시됩니다.
롤러 코스터 자동차 (또는 승객)에서 작용하는 힘의 크기는 공식 fgrav =m.g, 를 사용하여 계산할 수 있습니다. 중력으로 인한 가속도는 G로 표시됩니다 (여기서 g =9.8 m/s2). 정상 힘의 크기는 자동차 속도, 루프 반경 및 라이더의 질량의 세 가지 요인에 따라 다릅니다. 자유 바디 다이어그램에 표시된 바와 같이, fnormal의 크기는 항상 상단보다 루프의 바닥에서 더 큽니다. 정상적인 힘은 항상 fgrav 와 결합하기 위해 적절한 크기 여야합니다. 필요한 내부 또는 중심 순력을 생산하는 방식으로. 루프의 맨 아래에서 fgrav는 루프의 중심에서 바깥쪽으로 향합니다. 이 fgrav 를 극복하기 위해 정상적인 힘이 충분히 커야합니다. 그리고 그물 내부 힘을 초래하기 위해 과도한 힘을 공급하십시오. 어떤 의미에서, fgrav 및 fnormal 줄다리기와 fnormal 에 있습니다 순 힘과 동일한 금액으로 승리해야합니다. 루프 상단에서 fgrav 및 fnormal 안쪽으로 향합니다. fgrav 일반적인 방식으로 발견됩니다 (방정식 fgrav 사용 =m*g). 다시 한 번, fnormal 필요한 내부 또는 중심 순 힘을 생산하기에 충분한 힘을 제공해야합니다.
무게가없는 감각
롤러 코스터를 타고 루프를 통과 할 때 루프 상단에 작은 정상 힘과 루프의 하단에 상당한 정상 힘을 경험할 수 있습니다. 정상적인 힘은 사람의 체중 감을 제공합니다. 무게가 많을수록 좌석에서 휴식을 취할 때 더 정상적인 힘을 경험할 수 있습니다. 그러나 롤러 코스터를 타고 천체를 통해 가속하면 지속적으로 변화하는 정상적인 힘과 익숙하지 않은 정상적인 힘을 느낄 수 있습니다.
.이 정상적인 힘은 무중력이나 무게의 감각을 제공합니다. 루프의 상단에서, 사람은 정상적인 힘이 사람의 체중보다 작아지면 부분적으로 무게를 느낍니다. 루프의 바닥에서, 라이더는 대신 정상 힘이 증가하여 매우 무겁게 느껴집니다. 중력의 힘과 몸의 무게가 변하지 않는다는 것을 인식하는 것이 중요합니다. 정상 지지력의 크기 만 끊임없이 변화하고 있습니다.
그 모든 정보를 염두에두고, 다음에 롤러 코스터를 타면, 왜 황홀하고, 무서워하는지에 상관없이 왜 특정한 방식을 느끼는지 알게 될 것입니다. 또는 그냥 구역질!
