游乐场中的科学

林泉

翻滚过山车的动能来自哪里

翻滚过山车是一项富于挑战性的娱乐项目，那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。过山车的山坡是被设计用来储存势能的。在刚刚开始时，过山车的小列车是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”是引力势能，它的运转过程便是由势能转化为动能，再由动能转化为势能，循环往复，直到结束。势能是物体因其所处位置而具有的能量，它是由于物体和地球的引力相互作用而产生的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是说当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但能量不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量。由于过山车有非常大的质量和非常快的速度，因而过山车具有的动能非常大。当过山车爬过了第2座“山顶”，而且速度几乎降到了零，这个过程动能转变成了势能。然后过山车开始绕着圈回旋反转。在这个过程中，势能与动能在不停地交替转变。最后刹车后，过山车缓缓停下来，剩余的动能则转变为热能。

过山车上最好的座椅位置是哪儿

大多数人都认为过山车最前边的座椅位置最好，因为坐在那些位置的人会获得最好的视觉享受，视野开阔，非常刺激。但是有些过山车爱好者更喜欢最后面的座椅，因为最后面的座椅能产生最大的加速度，让你有更加刺激的感受。最后一排座椅通过最高点时的速度比车头部的座椅要快，乘坐在最后一排座椅上的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而会产生一种要被抛离的感觉。

过山车翻滚时人为何不会被甩出去

也许你在坐过山车的时候，能感觉到胃仿佛要从你体内飘出来了，这种感觉是由于加在你身上的力的作用结果。力可以改变物体运行的速度与方向。有了持续改变的力的作用，过山车才会变得如此有趣。其实，它的设计原理非常简单―游客坐在过山车里沿着固定的轨道旋转。沿着这些轨道，过山车才能忽上、忽下、回旋转动，不停地变换速度。每一次的转向、转动、俯冲都是依靠车轮和轨道之间的作用力与反作用力来完成的。轨道的横向力能够保护住车轮，阻止过山车飞出轨道。随着过山车沿着轨道回旋转动，力同时也作用在过山车上的乘客们。这也是你乘坐过山车的时候能够感觉到挤压和推撞的原因。

当列车沿着回环移动时，作用在乘客身上的合力在不断地变化。在回环的最底部，因为加速度朝上，所以轨道对游客向上的支撑力要大于重力，此时游客可以感觉到超重的现象，即感觉特别沉重。当一路冲上回环时，重力则把乘客向地面的方向推。所以乘客会感到重力将其向座位方向挤压。在回环的顶部，乘客完全倒转过来，指向地面的重力以及轨道的向下的支持力想把乘客拖出座位，但支持力和重力仅与离心力平衡，即提供运动所需的向心力。此时若是过山车的速度较小，小到所产生的离心力小于重力的话，过山车就会有掉落的危险，所以，在回环顶部的时候要求有一定的速度以保证安全。同时也是由于离心力的存在，抵消了一部分重力，于是乘客会产生失重现象，感觉身体变得极轻。等过山车驶出回环，沿水平方向行进，乘客又会恢复原来的重力。

碰碰车为何不怕碰

碰碰车在各大游乐场里面都会配备，非常火爆。我们知道一般的车碰一下要花费很多钱去修补，但是碰碰车为什么一直碰不坏呢？

首先，设计者们在碰碰车边缘加装了弹性很好的橡胶圈，橡胶圈的弹性可以抵消掉它们在碰撞时产生的冲击力，从而使它们能经受住碰撞。其次，碰碰车的速度都比较慢，不会有很大的撞击力。此外，根据牛顿第三定律的相互作用力，一辆车撞另一辆车的时候也受到另一辆车对这辆车的反作用力，从而起到缓冲作用，所以我们经常看到碰碰车相撞时，主动去撞的那辆车也会被弹出去。

摩天轮靠什么转动

去游乐场的时候，我們通常会看到摩天轮。摩天轮慢慢地一圈一圈地转着，当摩天轮转到最顶端的时候，就可以俯瞰整个城市的美景。那么摩天轮是如何转起来的呢？精确控制的旋转电动机帮助控制摩天轮的旋转。电动机通过在磁铁上施加交流或直流电场，形成一个电磁场，将电能转化为机械能。电动机通过减速机减速，把高转速低扭矩的机械动力转为高扭矩低转速的机械动力，使其低速转动。