Rollerji so morda vznemirljivi stroji, ki povzročajo bruhanje in solze, so pa tudi zanimivi primeri zapletene fizike pri delu.

Če želite voziti niz avtomobilov skozi vozlišče kapljic, prevrnitev, kotalk in izstrelitev, potrebujejo ekipe inženirjev strojništva, ki analizirajo koncepte, kot so sile, pospešek in energija. Da bi dobili idejo o znanosti, ki stoji za našimi najljubšimi vožnjami, smo se pogovarjali z Jeffreyem Rhoadsom, profesorjem na Purdue's School of Mechanical Engineering in ustvarjalcem univerzitetnega razreda dinamike toboganov.

Dokončanje vezja

Začnimo z osnovami. Rollerji, tako kot vse ostalo, morajo spoštovati zakon o ohranjanju energije, kar pomeni, da lahko vlak vozi le tako hitro in kolikor dopušča količina shranjene (potencialne) energije.

Potencialna energija običajno izvira iz dviganja vlaka v hrib z verigo ali kablom. Ko vlak potuje po hribu navzdol, se potencialna energija spremeni v gibljivo (kinetično) energijo; hitreje kot gre vlak, več kinetične energije ima.

Kinetična energija se spet spremeni v potencialno energijo, ko se avtomobili vzpenjajo po naslednjih hribih. Ker avtomobili izgubijo nekaj energije zaradi sil, kot so trenje in zračni upor, najvišja točka tradicionalnega podstavka (pomislite: Six Flags Magic Mountain's Goljat ali Zviti Kolos vožnja) je skoraj vedno prvi hrib. Če pride do večjega padca višjega od prvega, oblikovalci dodajo še dvigala (pomislite: velik padec na koncu Disneyjeve splash gore).

Nekateri podstavki se spustijo za več kot 90 stopinj in se na vrhu dvigala zavijejo navznoter, tako kot naprej Valravn v Cedar Pointu. Igrana fizika je enaka, vendar Rhoads pravi, da lahko te kapljice nudijo bolj akutni občutek breztežnosti.

Drugi podstavki, kot sta Kingda Ka Six Flags Great Adventure ali Top Thrill Dragster Cedar Pointa, energijo shranjujejo v lansirnih napravah, baterijah za fliper s tekočino ali zračnim pritiskom ali v elektromagnetih, vgrajenih v stezo in avtomobile. Izstrelitvene podstavke ne zahtevajo gromozanskih dvigal (ki prihranijo veliko prostora) in ponujajo drugačno vrsto pričakovanega vznemirjenja. Veliki parki si želijo raznolikih izkušenj z jahači, podstavki za spust pa so odličen način za spremembo občutka, pravi Rhoads.

Loops, Flips in Turns

Inženirji vznemirjenje ustvarjajo s pospeševanjem - v bistvu spreminjajo hitrost kolesarjev na zelo inženirski, nenaravni način. Podrejeni inženirji pozivajo Newtonove zakone gibanja, da kolesarji začutijo kombinirane sile gravitacije in pospeševanja, kar daje vznemirljiv, nenavaden občutek telesa. Zanke, zamaški in tesni zavoji silijo kolesarje & apos; telesa vertikalno in vodoravno na izračunane načine.

Ste se kdaj vprašali, zakaj so zanke v obliki kapljice in ne krožne? Izziv je oblikovanje prehodov v zanko in iz nje, «pravi Rhoads. 'Prepričati se morate, da ne povzročate sunkov ali sprememb pospeševanja, ki lahko vodijo do udarcev. Vse, kar se giblje v krožnem gibanju, doživi drugo vrsto pospeška, imenovano centripetalni pospešek, ki povečuje hitreje, ko gre avto, ali manjši je krog. Krožna zanka bi povzročila sunke zaradi nenadnega dodajanja centripetalnega pospeška. Oblika solze nadzoruje pospeševanje, olajša kolesarja skozi zanko in preprečuje sunke.

Potem so tu še zvitki, ki lahko kolesarje zmedejo na več načinov. Vrtilni zvitki so zvitki, ki vrtijo vlake okoli proge, toda zvitki v srčni črti poskušajo kolesarje zasukati okoli prsi. Kolos v parku Thorpe (zgoraj) je najboljši primer srčnih zvitkov pri delu - 90-sekundna vožnja se ponaša z 10 preobrati, vključno s štirimi zaporednimi zvitki srčne črte. Videli bomo več [podstavkov z] več zvitki zaporedoma enega za drugim, je dejal Rhoads, ker ustvarja ogromno dezorientacije.

Les proti jeklu

Leseni podstavki ne morejo zelo dobro sprejeti zank, zato so pogosto manj zmedeni kot njihovi jekleni kolegi. Zakaj jih imajo nekateri kolesarji raje? Ljudje ... kot pričakovanje, razdražljivost, ki jih nekoliko poveča. Želijo se počutiti, kot da se struktura premika pod njimi, pravi Rhoads. Jekleni podstavki so skoraj pravo nasprotje. Podobno je vožnji starinskega vozila in vožnji najnovejšega športnega avtomobila.

Leseni podstavki ponavadi nimajo zank ali zvitkov, ker bi potrebovali veliko preveč lesa, da bi podprli silo težkega vlaka. Hades 360 na Mt. Olympus v Wisconsinu podpira zvitek na lesenih tirih z jeklenimi odri.

Podstavki naslednje generacije

Obstaja le toliko načinov, kako lahko ljudi voziš naokrog v majhnih vozičkih, tako da jih pošlješ gor, dol in na glavo. Nekateri proizvajalci vozil ustvarijo predelke, ki se kotalijo neodvisno od avtomobilov, krožijo osi pravokotno na progo, kar doda več obratov, ne da bi potrebovali več zank. To lahko resnično vidite na Joker pri Veliki pustolovščini Six Flag (spodaj).

Izkušnje z vlaki pa so več kot le vsota njihovih pospeškov. Drugi gradbeniki dodajajo luči, dim, pošiljajo podstavke pod zemljo in dodajajo helikopterje za glave in noge, tesne, a ne preblizu palice, ki zagotavljajo dodaten element vznemirjenja in / ali groze. To je pot, ki ji bomo še nekaj časa sledili, je dejal Rhoads. Večje in hitrejše ne bo mogoče še dlje.