Puede que no sea tan divertido como montar una montaña rusa . pero explorar cómo funcionan las montañas rusas puede ser una excelente manera de aprender sobre física. También proporcionan información sobre los principios de ingeniería, diseño y seguridad.
Con juegos extremos más populares que nunca, conceptos como las fuerzas g se han infiltrado en nuestra jerga cotidiana. Debido a que las personas generalmente disfrutan de atracciones como montañas rusas (o, al menos, están familiarizadas con ellas), pueden estar motivadas a explorar los conceptos que permiten que los paseos brinden emociones de nudillos blancos de una manera segura.
estas motivado? ¡genial! tira de tu moderación para asegurarte de que estés bien asegurado y recuerda obedecer la regla de no estar de pie en todo momento mientras damos un paseo en nuestro aula en movimiento. (también, por favor no levante las manos. El maestro puede agradecerle que tenga una pregunta).
energía potencial y cinética
desde que se introdujeron por primera vez a fines del siglo XIX, los conceptos generales que hacen que la mayoría de las montañas rusas funcionen se han mantenido prácticamente iguales. Recientemente, los diseñadores de viajes han introducido innovaciones como la tecnología de lanzamiento. por el bien de este artículo, sin embargo, nos centraremos principalmente en los tipos más tradicionales de montañas rusas.
En una montaña rusa convencional, una cadena tira de un tren cuesta arriba. Al hacerlo, el tren acumula energía potencial . la cadena está unida a engranajes en la parte inferior y la cima de la colina. un motor gira el engranaje al pie de la colina. (algunas montañas rusas lanzadas renuncian a una cadena de elevación o la complementan catapultando trenes a lo largo de las vías. Lo más común es que usen motores electromagnéticos para lanzar trenes).
¿Qué conecta el tren a la cadena y evita que se caiga por una colina de elevación? los "perros" de cadena en el chasis de un tren se enganchan en la cadena. también sirven como dispositivos antirretroceso y producen el clásico sonido de trinquete "clic-clack-clic" que ayuda a aumentar la anticipación a medida que los pasajeros ascienden la colina del elevador.
Para las montañas rusas tradicionales, llegar a la cima de la colina es toda la potencia que necesitan. A partir de ahí, la gravedad se hace cargo y convierte la energía potencial en energía cinética . cuanto más alto sea el elevador , más energía potencial almacenada y más rápido navegará el tren por la vía. Hay algunas montañas rusas que superan las 90 mph utilizando nada más que un simple motor de cadena (y una colina de elevación muy alta).
¡Espere!
A través de los años, los diseñadores de viajes desarrollaron un sistema que utiliza tres tipos de ruedas para permitir que los trenes de montaña rusa y para asegurarse de que permanezcan unidos a las vías. ruedas de carretera o ruedas de guía ruedan a lo largo de la parte superior de las pistas. Las ruedas de fricción laterales están montadas perpendiculares a las ruedas de la carretera y asegúrese de que el tren se mantenga en curso. Las ruedas de fricción laterales se pueden ubicar en el exterior o en el interior de los rieles. El tercer tipo de ruedas se conoce como ruedas de baja fricción o de tope. están montados debajo de la vía y evitan que el tren se levante de los rieles.
Hay dos tipos básicos de posavasos: madera y acero. Las pistas en una montaña rusa de madera incluyen pilas de madera rematadas con un delgado riel de metal. La bobina de trineo en Disneyland , que se inauguró en 1959, fue la primera máquina de emoción en presentar una pista hecha de rieles tubulares de acero . más recientemente, un tercer tipo de viaje, conocido como montaña rusa híbrida de madera y acero , se ha vuelto bastante popular. Presenta una estructura de madera con un tipo único de riel de acero.
independientemente del tipo de montaña rusa, todos usan conjuntos de ruedas similares. También están sujetos a los mismos principios de la física y entregan fuerzas similares.
fuerzas g de golly
Según la primera ley de movimiento de Newton , un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento. Es por eso que los trenes de montaña no solo corren cuesta abajo, sino que superan la gravedad y continúan cuesta arriba. Es por eso que los pasajeros en las montañas rusas quieren seguir moviéndose a la misma velocidad y en la misma dirección, independientemente del tren. Cuando un tren se acelera, disminuye la velocidad y / o cambia de dirección, sus pasajeros experimentan las sensaciones vertiginosas de las fuerzas de la montaña rusa.
Cuando estamos firmemente plantados en el suelo, todos experimentamos la fuerza natural de la gravedad. conocidas como fuerzas g, 1g es igual a la fuerza que nos mantiene atados a la tierra. dependiendo de la dirección en que se mueva el tren y la cantidad de aceleración, algunas montañas rusas pueden entregar fuerzas g positivas aplastantes de hasta 5 g , o cinco veces la fuerza gravitacional de la Tierra. Los pasajeros sienten que son mucho más pesados que su peso real y pueden experimentar la restricción de sus cuerpos.
por el contrario, los pasajeros también pueden experimentar fuerzas g negativas, también conocidas como "tiempo aire" a bordo de montañas rusas. Esto se siente más típicamente cuando un tren llega a la cima de una colina a gran velocidad. el tren comienza a caer al otro lado de la colina, pero gracias a la primera ley de newton, los pasajeros quieren seguir lanzándose hacia el cielo. Es una de las características que más ansían los entusiastas de las montañas rusas. ( para los no entusiastas puede ser aterrador ).
Los pasajeros de la montaña rusa también experimentan fuerzas laterales, que los mueven hacia la izquierda o hacia la derecha. los posavasos de madera más antiguos generalmente no tenían divisores de asiento. Algunos, como el ciclón de Coney Island , mantienen los autos tradicionales y aún no incluyen divisores. fuerzas laterales pueden hacer que los compañeros de banco se golpeen entre sí.
Las montañas rusas de acero e híbridas (y, más recientemente, algunas montañas rusas de madera) a menudo incluyen inversiones o elementos de vía que hacen que los trenes y sus pasajeros se vuelquen. Estos incluyen bucles, sacacorchos y una amplia variedad de otras formas diabólicas para dar vuelta a los jinetes. Las inversiones generan una serie de fuerzas y también alteran las percepciones de los pasajeros, lo que puede hacer que sean muy desorientadoras.
Muchos parques ofrecen programas que permiten a los estudiantes aprender sobre matemáticas y principios científicos invitándolos a realizar experimentos a bordo de sus montañas rusas. los parques generalmente emiten acelerómetros a los participantes que pueden usar para calcular la velocidad, la velocidad, las fuerzas g y otros datos. Los eventos, a menudo llamados "día de la física" , generalmente se llevan a cabo en la primavera cuando las escuelas todavía están en sesión.
