A hullámvasutak hányást és könnyet kiváltó izgalomgépek lehetnek, de lenyűgöző példák a munkahelyi összetett fizikára is.

Ahhoz, hogy egy sor autó átmenjen egy csomó cseppen, billenésen, tekercsen és dobáson, gépészmérnöki csapatokra van szükség, amelyek elemzik az olyan fogalmakat, mint az erők, a gyorsulás és az energia. Hogy képet alkothassunk a kedvenc túráink mögött álló tudományról, beszéltünk Jeffrey Rhoads-szal, a Purdue gépésziskolájának professzorával és az egyetem hullámvasút-dinamika osztályának megalkotójával.

Az áramkör befejezése

Kezdjük az alapokkal. A hullámvasutaknak, mint minden másnak, be kell tartaniuk az energiamegmaradás törvényét, vagyis a vonat csak olyan gyorsan és addig haladhat, amennyit a tárolt (potenciális) energia megenged.

A potenciális energia általában abból származik, hogy a vonatot lánccal vagy kábellel felemelik egy dombra. Amint egy vonat lefelé halad egy dombról, a potenciális energia mozgó (mozgási) energiává változik; minél gyorsabban halad a vonat, annál nagyobb a mozgási energiája.

A mozgási energia potenciálenergiává változik vissza, amikor az autók felemelkednek a későbbi dombokra. Mivel az autók szükségszerűen elveszítenek némi energiát olyan erők révén, mint a súrlódás és a légellenállás, ami a hagyományos hullámvasút legmagasabb pontja (gondoljuk: a Six Flags Magic Mountain Góliát vagy Csavart Kolosszus túrák) szinte mindig az első domb. Ha az elsőnél nagyobb újabb csökkenés következik be, akkor a tervezők több felvonót adnak hozzá (gondoljuk: a nagy csepp a Disney Splash Mountain végén).

Néhány poháralátét 90 foknál tovább süllyed, befelé ível az emelődomb tetején, mint tovább Valravn Cedar Pointban. A játék fizikája ugyanaz, de Rhoads szerint ezek a cseppek hevesebb súlytalanságot kínálhatnak.

Más poháralátétek, például a Six Flags Great Adventure Kingda Ka vagy a Cedar Point's Top Thrill Dragster energiát hordozórakétákban, folyadék- vagy légnyomásos flipperdugattyúkban, vagy a pályába beépített elektromágnesekben és az autókban tárolják. Az indító poháralátétekhez nincs szükség gigantikus dombokra (ami sok helyet takarít meg), és másfajta várakozási izgalmat kínálnak. A nagy parkok különféle versenyzői élményeket szeretnének, és az indító alátétek nagyszerű módja a hangulat megváltoztatásának - mondja Rhoads.

Hurkok, flipek és fordulatok

A mérnökök izgalmat generálnak a gyorsítás révén - alapvetően megváltoztatva a versenyzők sebességét magasan tervezett, természetellenes módon. A hullámvasút mérnökei felhívják Newton mozgásszabályait, hogy a versenyzők megérezzék a gravitáció és a gyorsulás együttes erejét, ami izgalmas, szokatlan testérzetet kelt. Hurkok, dugóhúzók és szoros kanyarok kényszerítik a lovasokat & apos; testek függőlegesen és vízszintesen számított módon.

Elgondolkodtál már azon, hogy miért a hurkok könnycsepp alakúak, nem pedig kör alakúak? A kihívás a ciklusba való be- és kikapcsolás megtervezése - mondja Rhoads. 'Biztosítania kell, hogy ne okozzon bunkót vagy olyan gyorsulási változásokat, amelyek ostorcsapáshoz vezethetnek. Bármi, ami körkörös mozdulatokkal mozog, megtapasztal egy másikfajta gyorsulást, az úgynevezett centripetális gyorsulást, amely annál gyorsabban növekszik, vagy annál kisebb a kör. Egy kör alakú hurok lökést okozna a centripetális gyorsulás hirtelen hozzáadásával. A könnycsepp alakja szabályozza ezt a gyorsulást, megkönnyítve a lovast a hurokban, és megakadályozva a rángatózást.

Aztán vannak tekercsek, amelyek több szempontból is elterelhetik a versenyzőket. Az inline csavarok olyan tekercsek, amelyek a vonatokat forgatják a pálya körül, de a szívvonalas tekercsek megpróbálják forgatni a lovasokat a mellkasuk körül. Kolosszus a Thorpe Parkban (fent) a legjobb példa a munkahelyi szívvonásokra - a 90 másodperces menet 10 inverzióval büszkélkedhet, köztük négy egymást követő szívgördüléssel. Több olyan hullámvasutalt fogunk látni, amelyek egymás után több tekercset tartalmaznak egymás után - mondta Rhoads, mert ez óriási dezorientációt okoz.

Fa versus acél

A fából készült poháralátétek nem tudják nagyon jól befogadni a hurkokat, ezért gyakran kevésbé zavarják az irányt, mint acél társaik. Miért van az, hogy egyes versenyzők jobban kedvelik őket? Az embereknek ... mint a várakozás, az ügyetlenség, ami egy kicsit felerősíti őket. Azt akarják érezni, hogy a szerkezet mozog alattuk - mondja Rhoads. Az acél alátétek szinte teljesen ellentétesek. Olyan, mint egy antik jármű vezetése, szemben a legújabb sportautó vezetésével.

A fából készült poháralátéteken általában nincs hurok vagy tekercs, mert túl nehéz fára lenne szükség ahhoz, hogy egy nehéz hullámvasút erejét támogassa. Hades 360 a Mt. Olympus Wisconsinban egy acél állványzattal ellátott tekercset támogat a fa vágányokon.

Új generációs alátétek

Csak olyan sokféle módon lehet az embereket kis szekerekben elrepíteni, fel-le és fejjel lefelé küldve őket. Néhány útépítő olyan tereket hoz létre, amelyek az autóktól függetlenül gurulnak, és a pályára merőlegesen körbefutó tengelyeket alakítanak ki, ami több elfordulást tesz lehetővé anélkül, hogy több hurkra lenne szükség. Ezt valóban láthatja a The oldalon Joker a Six Flag nagy kalandjában (lent).

A hullámvasút-élmény azonban nem csupán a gyorsulásuk összege. Más építők hozzáadják a fényeket, a füstöt, alátéteket küldenek a föld alá, és hozzáadják a fej és a láb szaggatóit, a közeli, de nem túl közeli rudakat, amelyek az izgalom és / vagy a terror további elemét jelentik. Ez az a pálya, amelyet egy ideig követni fogunk - mondta Rhoads. Nagyobb és gyorsabb nem lesz lehetséges hosszabb ideig.