Les muntanyes russes poden ser màquines que provoquen vòmits i llàgrimes, però també són exemples fascinants de la física complexa a la feina.

Per aconseguir una cadena de cotxes a través d’un nus de caigudes, voltes, rotllos i llançaments, cal que equips d’enginyers mecànics analitzin conceptes com forces, acceleració i energia. Per fer-nos una idea de la ciència que hi ha darrere de les nostres atraccions preferides, hem parlat amb Jeffrey Rhoads, professor de l’Escola d’Enginyeria Mecànica de Purdue i creador de la classe de dinàmica de muntanyes russes de la universitat.

Finalització del circuit

Comencem pels conceptes bàsics. Les muntanyes russes, com tota la resta, han d’obeir la llei de conservació de l’energia, és a dir, el tren només pot anar tan ràpid i tan lluny com la quantitat d’energia (potencial) emmagatzemada ho permet.

L’energia potencial normalment prové d’aixecar el tren cap a un turó amb una cadena o un cable. Quan un tren viatja per un turó, l’energia potencial es converteix en energia (cinètica) en moviment; com més ràpid circula el tren, més energia cinètica té.

L’energia cinètica es torna a convertir en energia potencial a mesura que els cotxes ascendeixen als turons posteriors. Com que els cotxes necessàriament perden una mica d’energia a causa de forces com la fricció i l’arrossegament de l’aire, el punt més alt d’una muntanya russa tradicional (penseu: Six Flags Magic Mountain’s Goliat o bé Colossus retorçat rides) és gairebé sempre el primer turó. Si hi ha una altra caiguda important superior a la primera, els dissenyadors afegeixen més ascensors (penseu: la gran caiguda al final de Splash Mountain de Disney).

Alguns posavasos cauen més de 90 graus, corbant-se cap a l'interior a la part superior del turó de l'elevació, com ara Valravn a Cedar Point. La física en joc és la mateixa, però Rhoads diu que aquestes gotes poden oferir una sensació d’ingravidesa més aguda.

Altres posagots, com Kingda Ka de Six Flags Great Adventure o Top Thrill Dragster de Cedar Point, emmagatzemen la seva energia en llançadors, pistons de pinball amb pressió de fluid o d’aire o en electroimants incorporats a la pista i als cotxes. Les muntanyes russes de llançament no requereixen muntanyes elevadores gegantines (que estalvien molt espai) i ofereixen un tipus d’emoció anticipada diferent. Els grans parcs volen una gran varietat d’experiències per als pilots i les muntanyes russes de llançament són una bona manera de canviar la sensació, diu Rhoads.

Bucles, voltes i voltes

Els enginyers generen emoció mitjançant l’acceleració, bàsicament canviant la velocitat dels pilots de maneres molt naturals i molt dissenyades. Els enginyers de muntanyes russes apel·len a les lleis del moviment de Newton per aconseguir que els pilots sentin les forces combinades de la gravetat i l’acceleració, cosa que produeix una sensació emocionant i inusual del cos. Els bucles, els llevataps i els girs estrets obliguen els pilots a & apos; cossos verticals i horitzontals de maneres calculades.

Us heu preguntat mai per què els bucles tenen forma de llàgrima en lloc de circulars? El repte és dissenyar les transicions dins i fora del bucle ', diu Rhoads. 'Heu d'assegurar-vos que no induïu a la broma ni a canvis d'acceleració que poden provocar un cop de fuet. Qualsevol cosa que es mogui en moviment circular experimenta un altre tipus d’acceleració anomenada acceleració centrípeta, que augmenta com més ràpid passa el cotxe o més petit és el cercle. Un bucle circular provocaria una sacsejada per l’addició sobtada de l’acceleració centrípeta. Una forma de llàgrima controla aquesta acceleració, facilitant el pilot a través del bucle i evitant el brot.

I també hi ha tirades que poden desorientar els pilots de diverses maneres. Els girs en línia són rotllos que giren els trens al voltant de la via, però els rotllos de cor intenten fer girar els pilots al voltant del pit. Colós al parc Thorpe (a la part superior) és el millor exemple de rotllos de línies del cor a la feina: el trajecte de 90 segons compta amb 10 inversions, incloses quatre rotllos de línies del cor consecutives. Rhoads, veurem més [posavasos amb] diversos rotllos en sèrie un darrere l'altre, perquè crea una enorme desorientació.

Fusta contra acer

Els posagots de fusta no poden acomodar els llaços molt bé, de manera que sovint són menys desorientadors que els seus homòlegs d’acer. Llavors, per què alguns pilots els prefereixen? A la gent ... li agrada l’anticipació, el desconcert que els fa ampliar una mica. Volen sentir que l'estructura es mou per sota d'ells, diu Rhoads. Els posagots d’acer són gairebé tot el contrari. És com conduir un vehicle antic en comparació amb conduir el cotxe esportiu més nou.

Les posagots de fusta no solen tenir llaços ni rotlles, perquè caldria massa fusta per suportar la força d’un tren pesat de muntanyes russes. Hades 360 al Mt. Olympus a Wisconsin admet un rotlle sobre vies de fusta amb bastides d'acer.

Posagots de nova generació

Només hi ha tantes maneres de llançar la gent en carretons petits enviant-los cap amunt, cap avall i cap per avall. Alguns constructors de carreres creen compartiments que roden independentment dels cotxes, donant voltes als eixos perpendiculars a la via, cosa que afegeix més voltes sense necessitat de més bucles. Realment ho podeu veure a The Joker a la gran aventura de Six Flag (baix).

Tot i això, les experiències de muntanyes russes són alguna cosa més que la suma de les seves acceleracions. Altres constructors afegeixen llums, fum, envien posagots sota terra i afegeixen picadores de cap i peu, barres properes però no massa properes que proporcionen un element addicional d’emoció i / o terror. Aquesta és la trajectòria que seguirem durant un temps, va dir Rhoads. No serà possible més i més ràpidament durant molt de temps.