Наука, Технологии        09 октября 2016        2655         1

Как устроены американские горки и за счет чего они двигаются ?

Привет, дорогие читатели! Наверняка каждый из нас пробовал или хоть раз в жизни видел самые большие американские горки, а кому не приходилось, то как минимум имеете представление. Но знаете, что самое интересное? Принцип работы американских горок настолько интересен, что даже самая физика американских горок удивляет больше, чем покатушки. Почему? Читаем дальше…

Как работают американские горки?

Представьте, что вы сидите в большом куске металла, который поднимается в небо на 120 метров и падает, со свистом проносясь по впадинам и подъемам, и даже делая мертвые петли. Если так описывать американские горки, становится страшно, но с точки зрения физики — это весело и интересно, хоть душа порой и уходит в пятки. Большинство американских горок начинается с так называемого подъемного холма (самая высокая точка, на которую затягивает цепной привод). Но есть американские горки, на которых вагонетки трогаются быстро, это происходит за счет гидравлики (раздел физики, занимающийся жидкостями и тем, как разная механическая сила на них действует).

Гидравлика запускает всю систему при помощи троса, которые соединяет два важных компонента: ходовую часть, находящаяся между вагонеткой и огромную лебедку, работающую на двигателях.  Чтобы запустить вагонетки, трос очень быстро тянет, как удочка рыбу и через несколько секунд ходовая часть отпускает их, взлетая вверх. Механизм кажется сложным, но рассмотрим его основы, дабы уложилось все в голове.

Принцип работы американских горок
Гидравлическая жидкость и газообразный азот находится в гидравлическом аккумуляторе, их разделяет поршень.  Жидкость закачивается в аккумулятор, от чего повышается плотность азота, то есть на меньшее пространство приходится большее количество молекул газа, отчего и растет давление.

Принцип работы американских горок
Газообразный азот стоит не дорого, его легко достать и он не опасен при высоком давлении или температуре.  Как только достигается необходимое давление, открывается клапан в который прорывается жидкость. Она заводит двигатели, которые запускаю лебедку, трос приходит в движение, а вагонетки набирают скорость.  Именно так вы ускоряетесь за пару секунд до сотен километров в час.

Принцип работы американских горок

Примерная цена азота от 59 рублей за метр кубический.

Как только достигается пик подъема и начинается спуск, можно ощутить нечто странное, не только прилив адреналина, который дарит то самое волнение, но и ощущения будто внутри все сжимается и тело находится в невесомости — это свободное падение. В котором на вас действует только гравитация. Обычно Вы ощущаете вес, потому что пол или стул отталкивает ваше тело,  кости, органы внутри вас. Но в свободном падении вас ничего не поддерживает, и нет силы которая вас отталкивает, вы просто падаете вниз с ускорением 9,8 м/с в квадрате.

Но всему хорошему или слегка пугающему приходит конец. Поэтому тележки в конце концов останавливаются. Обычно для этого используются тормоза, останавливающие корпус тележки снизу или тески, захватывающие плавники вагонеток. Такие тормоза используют силу трения, которая превращает кинетическую энергию в тепловую, после чего происходит остановка.  Этот способ прекрасно работает, но со временем они изнашиваются. Существуют тормоза не использующие силу трения.  Они продвигают проводник металлических плавников поезда в магнитное поле (магнитное поле образуется электрическим током либо микро током, которые образуют электроны в атомах, примерно так работает постоянный магнит).

Поэтому на некоторых американских горках стоят ряды постоянных магнитов, создающие магнитное поле, и когда тележка попадает туда, она вызывает вихревой ток. Действует правило Ленца, которое гласит, что металлические проводники не любят изменений. Когда они попадают в мощное поле, они создают ток, который обладает своим собственным магнитным полем, и начнется торможение вагончиков, так как вихревой ток, проходящий через весь металл, рассеивает кинетическую энергию движущегося поезда, превращая ее в тепло.  И в итоге поезд останавливается абсолютно без трения.

Принцип работы американских горок
Американские горки можно любить или ненавидеть, но зная немного больше о физики, стоящей за ней, вы наверно оцените их по достоинству. Все-таки механизм сложный и изобретение достаточно дорогое. Есть один чудной изобретатель, который тоже, благодаря физике, конструирует костюмы для фейерверков, магнитные ботинки и так далее; подробнее можно прочитать здесь — 8 чудных изобретений.

Надеюсь вам была полезна статья, если да, то поделись в социальных сетях, мне будет очень приятно!

С Уважением, Илья!

Автор публикации

не в сети 2 месяца

admin

Комментарии: 43Публикации: 140Регистрация: 16-09-2015
Обсуждение: есть 1 комментарий
  1. Звягинцева Алла:

    По законам физики еще и не такое можно сделать!!! Статья интересная и понятная, мне кажется даже школьникам будет интересно и понятно.

    Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *