冲上云霄吧!过山车

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过山车驰骋在蜿蜒的空中轨道上，带来一种风驰电掣、有惊无险的快感。坐在小列车里的一分钟，身体随轨道缓慢攀升、高速俯冲、翻转攀爬、再俯冲、再翻转……很多人下车时，发型凌乱，毫无优雅可言，只能步履蹒跚地扶墙而出。我们都以为，这么带劲儿的大家伙，一定用了很多动力装置来推动吧。但后来拜过牛顿大神才知道，这都是对过山车的误会。

坐了那么多年的过山车，今天你告诉我，过山车自身没动力，难道这些年我坐的都是假过山车？

当然不是，但它也的确无动力。

有人做过统计，过山车最高时速可达240公里，有的从130多米的高空俯冲下来，百公里加速只需1秒，要知道，顶级跑车法拉利也需要31秒呢。

那问题来了，过山车既然没动力，那它靠什么驰骋云霄？

请先回想一下你坐过的过山车，是不是出发后都要在第一个高点停顿一下，之后才俯冲下去？其实，在起步阶段，过山车需要靠机械牵引或弹射等方式升空，但升到轨道最高点后，就没有任何装置为它提供动力了。而之后俯冲下行的力，就是过山车走完全程所需的全部能量了。

简单来说，到达最高点后，带动过山车翻滚驰骋的，没别的，只有重力势能。那重力势能又是哪儿来的？是来自物体间都存在着相互吸引的力——万有引力。

在重力作用下，过山车获得了向下的加速度。牛顿第二定律（物体加速度的大小与它受到的作用力成正比、和它的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同）说的就是力的这种作用效果。

当过山车爬到“山丘”顶峰时，势能达到了最大值，当它开始下降，势能便开始不断减少，但不会消失，而是转化成了动能。所以当过山车运动到下一个低点时，它不会停下来，而是借助动能继续哐吱哐吱地冲上下一个高点。

不過，在能量的转化过程中，过山车的车轮与轨道摩擦产生了热量，还有空气阻力，损耗了一些机械能（动能和势能）。根据能量守恒定律，能量减小了，而质量和重力加速度都没改变，所以过山车所能越过的制高点，只能一个比一个低了。这就是为什么过山车的第一个“山丘”都是最高的，而之后的小山丘会越来越低的原因。

彩蛋在最后一节车厢里

一个同学告诉我，胆大的人，坐过山车要坐第一节车厢，冈为视野无遮挡、感受最刺激。可当我收紧腹肌，保护好肠胃，坐了一圈下来后，发现他对过山车真的有误会。

有一种误解是，过山车的车厢一节连着一节，速度相差无几。事实上，当过山车经过轨道上的次高点时，各个车厢的速度会发生变化。这其中，最后一节车厢，才是送给勇者最刺激的彩蛋。

当过山车经过轨道的次高点，开始下降的时候，由于引力作用于过山车的中心部车厢，导致最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车最前部的车厢要快。这样一来，坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点，从而产生一种被“抛离”的感觉。

一个生活中的例子也可以做类比：平时我搭公交车上学，出门前，家长经常苦口婆心地提醒我： “记得坐前面，后排容易吐”，说的就是这个道理。冈为车厢后部比前部颠簸得多，一路上身体被甩来甩去，要是身体素质不好，还真吃不消。

所以记住了吗，下次玩过山车想挑战极限，记得坐最后一节车厢而不是第一节车厢。当然，刺激与风险是并存的，坐在最后一排的你，请随时准备着前排游客的呕吐物迎面扑来。