A física das montanhas-russas é complexa e simples, mas sem a influência desse ramo da ciência, essas incríveis atrações não se moveriam nem um centímetro.
O que é Física?
Física é o estudo da matéria e da energia e como as diferentes forças de cada uma interagem e influenciam umas às outras. Da gravidade à aceleração e ao atrito, a física é a ciência chave por trás do funcionamento bem-sucedido de todas as montanhas-russas. Quer o passeio seja uma simples montanha-russa infantil ou uma elaborada máquina de gritos, todos eles devem seguir os mesmos princípios físicos para uma operação segura e eficiente.
Física das montanhas-russas: conceitos-chave
A premissa mais básica da física que afeta as montanhas-russas é o ditado “o que sobe deve descer”. O processo de como essa “descida” se transforma em voltas, curvas, colinas e inversões, entretanto, requer conhecimento mais especializado. Os principais conceitos de física da montanha-russa incluem:
- Gravitação: A gravidade é a força que atrai todos os objetos em direção ao centro da Terra e é o conceito físico mais importante relacionado às montanhas-russas. Em essência, uma vez que uma montanha-russa se desengata da corrente inicial de elevação ou da força de propulsão, a gravidade garante que ela complete seu percurso ao longo da pista. A gravidade também é sentida pelos pilotos em termos de forças positivas e negativas que parecem empurrá-los para mais fundo em seus assentos ou puxá-los para fora deles, uma sensação emocionante que muitos caçadores de emoções apreciam.
- Energia Potencial e Energia Cinética: Esses dois conceitos relacionados governam as mudanças na velocidade e altura de uma montanha-russa. Simplificando, quanto mais alto um objeto estiver acima do solo, mais energia potencial ele terá - isto é, potencial para ganhar velocidade à medida que cai. À medida que cai em direção ao solo, essa energia potencial muda para energia cinética, ou energia de movimento. A soma dos dois tipos de energia é constante, mas uma montanha-russa deve manter um equilíbrio adequado entre energias potencial e cinética para proporcionar um passeio emocionante.
- Aceleração: Frequentemente confundida com velocidade, a aceleração é na verdade uma mudança na velocidade - que pode ser uma mudança na velocidade ou na direção. Portanto, uma montanha-russa está acelerando através de voltas e curvas mesmo que sua velocidade permaneça constante.
- Friction: As fórmulas e cálculos físicos devem incluir o atrito como um fator chave para montanhas-russas, porque o atrito é uma força que pode retardar significativamente uma viagem. O contato entre o trem e o ar e entre as rodas e os trilhos impõe atrito ao passeio.
Conceitos Adicionais de Física
Além desses princípios-chave para a física das montanhas-russas, outros conceitos de física também afetam o funcionamento das montanhas-russas e são igualmente essenciais para um passeio seguro e divertido.
- Pressão: Muitos sistemas de freios em montanhas-russas são operados por pressão de ar, e essa pressão deve ser suficiente para parar trens vazios e carregados sem ferir os passageiros ou exercer muito estresse sobre a estrutura do passeio.
- Optics: Sensores ópticos ajudam os sistemas de computador a controlar onde o passeio está e como ele está operando.
- Magnetismo: Muitas atrações de alta tecnologia usam eletroímãs como forma de propulsão ou frenagem, e os ímãs devem ser cronometrados e calibrados com precisão para uma operação segura.
- Eletricidade: A eletricidade adequada é vital para as montanhas-russas, desde a condução do passeio até a alimentação das luzes que a decoram.
Mais necessidades científicas
A física não é a única ciência necessária para uma montanha-russa emocionante e que funcione sem problemas. Quando uma atração é projetada, os engenheiros e funcionários do parque também devem considerar:
- Biologia: Como o estresse do passeio afetará os ciclistas é um fator importante para saber se o passeio será agradável ou doloroso ou não. Um passeio muito mal projetado pode até causar desmaios, dores de cabeça e outros ferimentos.
- Geologia: As montanhas-russas de aço modernas pesam centenas de toneladas, e um conhecimento profundo da geologia do parque é necessário para posicionar a montanha-russa em uma superfície estável e de suporte. Cedar Point é um exemplo de parque que deve prestar atenção especial a isso, pois suas dezessete montanhas-russas estão posicionadas ao longo da margem de um lago e ao redor de uma lagoa pantanosa.
- Climatologia: O clima em que um passeio é construído pode afetar muito os tipos de materiais usados para sua construção.
- Psicologia: Como uma atração é nomeada, decorada e promovida requer uma compreensão detalhada da psicologia para atrair passageiros.
Estudando Física com Montanhas Russas
Como existem tantos conceitos científicos usados para projetar, construir e operar uma montanha-russa, muitos parques de diversões organizam eventos do Dia da Física e convidam escolas locais para testar seus conhecimentos em relação às atrações do parque. Os professores de física podem exigir que os alunos meçam velocidades, ângulos, velocidade, aceleração e outros fatos da montanha-russa para responder a perguntas, enquanto alguns parques oferecem competições para aspirantes a engenheiros de montanha-russa projetarem seus próprios passeios e construirem modelos. Este pode ser um evento divertido e educativo para estudantes de física do ensino fundamental ao superior.
Recurso Adicional
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