为什么旋转过山车到顶时不会脱轨?
为什么坐过山车冲到顶时不会脱轨?
过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话。那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感,还有助于理解力学定律。实际上,过山车的运动包含了许多物理学原理,人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。
如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果,那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子,只要收紧你的腹肌,保护好肠胃就行了。当然,如果你受身体条件和心理承受能力的限制,无法亲身体验过山车带来的种种感受,你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。
在施行刚刚开始时,过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的,但在第一次下行后,就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上,从这时起,带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是引力热能,即由引力热能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。
第一种能,即引力热能是物体因其所处位置而自身拥有的能量,是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来说,它的热能在处于最高点时达到了最大值,也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时,它的势能就不断地减少(因为高度下降了),但它不会消失,而是转化成了动能,也就是运动能。
不过,在能量的转化过程中,由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量,从而损耗了少量的机械能(动能和势能)。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘那样的高度所需要的机械能了。 过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。
事实上,下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快,这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样,乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点,从而就会产生一种要被抛离的感觉,因为质量中心正在加速向下,尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的,否则在到达顶峰附近时,小车厢就可能脱轨甩出去。
车头部的车厢情况就不同了,它的质量中心在“身后”,在短时间内,它虽然处在下降的状态,但是它要“等待”质量中心越过高点被引力推动。 到达“疯狂之圈”时,沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时,乘客就会有一种被压到轨道上的感觉,因为这时产生了一种表观的离心力。
事实上,在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的,目的是为了“平衡”引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时,事实上它会慢下来,但如果弯曲的程度较小时,这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程,机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。
减速的快慢是由气缸来控制的。 为了使过山车更车刺激诱人,巴黎的迪斯尼乐园有一个8字形的过山车,车上乘客背着前进方向入座,他们看不到也就无法预料将要发生的事情。 过山车安装有安全系统,它能将车厢牢固地扣在轨道上:一个防脱轨的小轮子将车厢同轨道连在了一起。
在第一次上升期间,过山车被牵引到轨道的最高点上。“防折返装置”可以避免小列车向回折返,以防发动机发生故障时列车后退。 。
Fn-ma=mv^2/r,只要滑行的速度足够大,即使是到了最高点,也不会掉下来,滑到最高点的速度v只要大于或等于根号(gr)。
物理学上有的。
因为向心力的作用,当车速大于或等于根号下gr就不会掉下来了。
过山车作的是圆周运动,由F=V^2/r*m,由于过山车的速度足够快,重力完全可以提供向心力,只有当速度小于一定程度的时候,才会脱轨
自己去看高中物理书
由直线运动转成圆周运动,直线运动的物体在进入圆周轨道时,直线的惯性如果要改变方向,就必须存在着外加力。物体在圆周轨道上运动时,运动方向是时刻改变的,因而,需要轨道不断施加外力来改变物体欲直线下去的惯性。如果运动的轨道是圆形的,那么,这个改变物体欲直线运动下去的力称为向心力,在轨道圆孤上,轨道给出的向心力的方向总是指向圆心的。
当物体运动到圆孤顶端时,向心力有一部分是地球的向下吸力代替。然而,仅依然地球吸力还不能够约束物体断续沿轨道运动下去,物体然而余有冲破轨道运动的力,因而,也仍然需要轨道给予一定力量进行抵消,来克服物体的惯力。 所以,虽然是在圆孤的顶端,其实减轻的只是轨道所受的压力,而并没有任何力使物体脱离轨道落到下面。
总结一句话,在那个点上,重力还不能克服物体欲直线运动的惯性,物体还是有余力贴在轨道上。 还需要提出,圆周运动物体角速度越快,向心力越大。这在过山车的设计上,已经考虑到。 。
向心力的作用
这是因为惯性嘛!
为什么过山车能到达轨道的最高点而又掉不下来呢?物体在作圆周运动时,有一个惯性离心力,在过山车到达圆周的顶点的时候,产生的惯性离心力的大小要不小于自身重力的时候,才不会掉下来。在物体质量和轨道半径一定的时候,惯性离心力的大小与物体的速度的平方成正比。也就是说,过山车越快,惯性离心力越大,也就越不容易掉下来。
你都看到过山车了,请你仔细研究研究过山车的轨道是怎么由急弯处的几乎垂直状态过渡到直线处水平状态的。...过山车是不用轮子在轨道上走的,下面是卡住的,不会脱轨。如果用轮子,玩一次不知道会死多少人...
答:(1)高度近视不宜坐过山车,坐过山车导致视网膜脱落 王英(化名)是一名高一女生,有400多度的近视。上周,她陪家人到中山公园玩过山车,禁不住表弟表妹的软磨硬泡,...详情>>
答:2016年法国格里兹曼6球,2012年西班牙托雷斯3球,2008年西班牙比利亚4球,2004年捷克巴罗什5球,2000年荷兰克鲁伊维特及南斯拉夫米洛舍维奇5球,...详情>>