Roller coaster'lar kusmuk ve yırtılmaya neden olan heyecan verici makineler olabilir, ancak aynı zamanda iş başındaki karmaşık fiziğin büyüleyici örnekleridir.

Bir dizi arabayı bir dizi düşme, dönme, yuvarlanma ve fırlatma düğümünden geçirmek, kuvvetler, hızlanma ve enerji gibi kavramları analiz eden makine mühendislerinden oluşan ekipleri gerektirir. En sevdiğimiz sürüşlerin arkasındaki bilim hakkında bir fikir edinmek için Purdue Makine Mühendisliği Okulu'nda profesör ve üniversitenin hız treni dinamikleri sınıfının yaratıcısı Jeffrey Rhoads ile konuştuk.

Devreyi Tamamlamak

Temel bilgilerle başlayalım. Hız trenleri, diğer her şey gibi, enerjinin korunumu yasasına uymalıdır, yani tren ancak depolanan (potansiyel) enerjinin izin verdiği kadar hızlı ve gidebilir.

Potansiyel enerji genellikle treni bir zincir veya kablo ile bir tepeye kaldırmaktan gelir. Bir tren yokuş aşağı giderken, potansiyel enerji hareketli (kinetik) enerjiye dönüşür; tren ne kadar hızlı giderse, sahip olduğu kinetik enerji o kadar fazladır.

Arabalar yokuşları tırmanırken kinetik enerji potansiyel enerjiye geri döner. Arabalar, sürtünme ve hava sürtünmesi gibi kuvvetler yoluyla zorunlu olarak bir miktar enerji kaybettiklerinden, geleneksel bir coaster'ın en yüksek noktası (düşün: Six Flags Magic Mountain'ın Golyat veya bükülmüş dev rides) hemen hemen her zaman ilk tepedir. İlkinden daha yüksek bir başka büyük düşüş varsa, tasarımcılar daha fazla artış ekler (düşün: Disney'in Splash Dağı'nın sonundaki büyük düşüş).

Bazı bardak altlıkları 90 dereceden daha fazla düşerek asansör tepesinin tepesinde içe doğru kıvrılır. Valravn Cedar Point'te. Oyundaki fizik aynı, ancak Rhoads, bu damlaların daha keskin bir ağırlıksızlık hissi sunabileceğini söylüyor.

Six Flags Great Adventure's Kingda Ka veya Cedar Point's Top Thrill Dragster gibi diğer bardak altlıkları, enerjilerini rampalarda, sıvı veya hava basıncıyla çalışan langırt pistonlarında veya pistte ve arabalarda yerleşik elektromıknatıslarda depolar. Fırlatma altlıkları, devasa kaldırma tepeleri gerektirmez (bu da çok fazla alan kazandırır) ve farklı türde bir beklenti heyecanı sunar. Rhoads, büyük parkların çeşitli sürücü deneyimleri istediğini ve fırlatma altlıklarının bu hissi değiştirmenin harika bir yolu olduğunu söylüyor.

Döngüler, Döndürmeler ve Dönüşler

Mühendisler, hızlanma yoluyla heyecan yaratır; temel olarak, yüksek mühendislik ürünü, doğal olmayan yollarla sürücülerin hızını değiştirir. Coaster mühendisleri, binicilerin heyecan verici, olağandışı bir vücut hissi yaratan yerçekimi ve ivmenin birleşik kuvvetlerini hissetmelerini sağlamak için Newton'un hareket yasalarını çağırıyor. Döngüler, tirbuşonlar ve sıkı dönüşler binicileri zorlar; gövdeleri dikey ve yatay olarak hesaplanmış yollarla.

Döngülerin neden dairesel değil de damla şeklinde olduğunu hiç merak ettiniz mi? Zorluk, döngüye giren ve çıkan geçişleri tasarlamaktır” diyor Rhoads. 'Sıçrayışa veya kamçıya yol açabilecek hızlanma değişikliklerine neden olmadığınızdan emin olmanız gerekir. Dairesel bir hareketle hareket eden herhangi bir şey, merkezcil ivme adı verilen ve araba ne kadar hızlı giderse veya daire ne kadar küçükse o kadar artan başka bir ivmeye maruz kalır. Dairesel bir döngü, merkezcil ivmenin ani eklenmesinden dolayı bir sarsıntıya neden olur. Gözyaşı damlası şekli, bu hızlanmayı kontrol eder, sürücüyü döngü boyunca kolaylaştırır ve sarsıntıyı önler.

Ve sonra binicileri çeşitli şekillerde şaşırtabilecek rulolar var. Satır içi dönüşler, trenleri pistin etrafında döndüren yuvarlamalardır, ancak kalp çizgisi yuvarlanmaları, binicileri göğüslerinin etrafında döndürmeye çalışır. Thorpe Parkı'ndaki Dev Heykel (yukarıda) işteki kalp çizgisi yuvarlamalarının en iyi örneğidir - 90 saniyelik sürüş, dört ardışık kalp çizgisi yuvarlaması dahil olmak üzere 10 ters çevirmeye sahiptir. Rhoads, birbiri ardına seri halinde birden fazla ruloya sahip daha fazla [bardak altlığı] göreceğimizi söyledi, çünkü muazzam miktarda oryantasyon bozukluğu yaratıyor.

Ahşap ve Çelik

Ahşap bardak altlıkları, halkaları çok iyi barındıramaz, bu nedenle genellikle çelik muadillerine göre daha az kafa karıştırıcıdırlar. Peki neden bazı biniciler onları tercih ediyor? İnsanlar... onları biraz heyecanlandıran beklenti, cılızlık gibi. Rhoads, yapının altlarında hareket ettiğini hissetmek istediklerini söylüyor. Çelik bardak altlıkları neredeyse tam tersidir. En yeni spor arabayı kullanmaya karşı antika bir araç kullanmaya benzer.

Ağır bir roller coaster treninin kuvvetini desteklemek için çok fazla tahta gerekeceğinden, ahşap bardak altlıkları döngülere veya rulolara sahip olmama eğilimindedir. Hades 360, Mt. Olimpos Wisconsin'de çelik iskele ile ahşap raylar üzerinde bir ruloyu destekler.

Yeni Nesil Bardak Altlıkları

İnsanları küçük arabalarda yukarı, aşağı ve baş aşağı göndererek etrafa savurmanın pek çok yolu vardır. Bazı sürüş tasarımcıları, daha fazla döngüye ihtiyaç duymadan daha fazla takla ekleyen, piste dik eksenleri çevreleyen, arabalardan bağımsız olarak dönen bölmeler oluşturur. Bunu gerçekten The Six Flag'in Büyük Macerasında Joker (altında).

Hız treni deneyimleri, hızlanmalarının toplamından daha fazlasıdır. Diğer inşaatçılar ışıklar, dumanlar ekliyor, yer altına bardak altlıkları gönderiyor ve fazladan bir heyecan ve/veya terör unsuru sağlayan baş ve ayak kesiciler, yakın ama çok yakın olmayan çubuklar ekliyor. Rhoads, bir süre takip edeceğimiz yol bu, dedi. Daha büyük ve daha hızlı daha uzun süre mümkün olmayacak.