La física de las montañas rusas es compleja y simple, pero sin la influencia de esta rama de la ciencia, estas increíbles atracciones no se moverían ni un centímetro.
¿Qué es la Física?
La física es el estudio de la materia y la energía y cómo las diferentes fuerzas de cada una interactúan e influyen entre sí. Desde la gravedad hasta la aceleración y la fricción, la física es la ciencia clave detrás del funcionamiento exitoso de todas las montañas rusas. Ya sea que una atracción sea una simple montaña rusa para niños o una elaborada máquina de gritos, todas deben seguir los mismos principios físicos para un funcionamiento seguro y eficiente.
Física de las montañas rusas: conceptos clave
La premisa física más básica que afecta a las montañas rusas es el dicho "lo que sube debe bajar". Sin embargo, el proceso de cómo ese "bajar" se retuerce en bucles, curvas, colinas e inversiones requiere un conocimiento más especializado. Los conceptos clave de física de la montaña rusa incluyen:
- Gravitación: La gravedad es la fuerza que atrae todos los objetos hacia el centro de la Tierra y es el concepto físico más importante relacionado con las montañas rusas. En esencia, una vez que una montaña rusa se libera de la elevación inicial de la cadena o de la fuerza de propulsión, la gravedad asegura que complete su recorrido a lo largo de la pista. Los ciclistas también sienten la gravedad en términos de fuerzas positivas y negativas que parecen empujarlos más profundamente hacia sus asientos o sacarlos de ellos, una sensación emocionante que muchos buscadores de emociones disfrutan.
- Energía potencial y energía cinética: Estos dos conceptos relacionados rigen los cambios en la velocidad y altura de una montaña rusa. En pocas palabras, cuanto más alto está un objeto del suelo, más energía potencial tiene, es decir, potencial para ganar velocidad a medida que cae. A medida que cae hacia el suelo, esa energía potencial se transforma en energía cinética o energía de movimiento. La suma de los dos tipos de energía es constante, pero una montaña rusa debe mantener un equilibrio adecuado de energía potencial y cinética para ofrecer un viaje emocionante.
- Aceleración: Frecuentemente confundida con la velocidad, la aceleración es en realidad un cambio de velocidad, que puede ser un cambio de velocidad o de dirección. Por lo tanto, una montaña rusa acelera a través de bucles y curvas incluso si su velocidad permanece constante.
- Friction: Las fórmulas y los cálculos físicos deben incluir la fricción como un factor clave para las montañas rusas, porque la fricción es una fuerza que puede ralentizar significativamente un viaje. El contacto entre el tren y el aire y entre las ruedas y la vía imponen fricción en el viaje.
Conceptos adicionales de física
Además de estos principios clave para la física de las montañas rusas, otros conceptos físicos también afectan el funcionamiento de las montañas rusas y son igualmente críticos para un viaje seguro y divertido.
- Pressure: Muchos sistemas de frenado de montañas rusas funcionan mediante presión de aire, y esa presión debe ser suficiente para detener trenes vacíos y cargados sin herir a los pasajeros ni ejercer demasiada tensión sobre ellos. la estructura del paseo.
- Óptica: Los sensores ópticos ayudan a los sistemas informáticos a controlar dónde está la atracción y cómo funciona.
- Magnetismo: Muchas atracciones de alta tecnología utilizan electroimanes como forma de propulsión o frenado, y los imanes deben sincronizarse y calibrarse con precisión para un funcionamiento seguro.
- Electricidad: La electricidad adecuada es vital para las montañas rusas, desde el funcionamiento de la atracción hasta el encendido de las luces que la decoran.
Más necesidades científicas
La física no es la única ciencia necesaria para que una montaña rusa emocionante y que funcione sin problemas. Cuando se diseña una atracción, los ingenieros y funcionarios del parque también deben considerar:
- Biología: La forma en que el estrés del viaje afectará a los pasajeros es un factor importante para determinar si el viaje es placentero o doloroso. Un viaje muy mal diseñado puede incluso provocar desmayos, dolores de cabeza y otras lesiones.
- Geología: Las montañas rusas de acero modernas pesan cientos de toneladas y es necesario un conocimiento profundo de la geología del parque para colocar la montaña rusa sobre una superficie estable y de apoyo. Cedar Point es un ejemplo de parque al que se debe prestar especial atención, ya que sus diecisiete montañas rusas están situadas a lo largo de la orilla de un lago y alrededor de una laguna pantanosa.
- Climatología: El clima en el que se construye una atracción puede afectar en gran medida los tipos de materiales utilizados para su construcción.
- Psicología: La forma en que se nombra, decora y promociona una atracción requiere una comprensión detallada de la psicología para atraer a los pasajeros.
Estudiar Física con Montañas Rusas
Debido a que se utilizan tantos conceptos científicos para diseñar, construir y operar una montaña rusa, muchos parques de diversiones organizan eventos del Día de la Física e invitan a las escuelas locales a probar sus conocimientos en las atracciones del parque. Los profesores de física pueden exigir a los estudiantes que midan velocidades, ángulos, velocidades, aceleraciones y otros datos de las montañas rusas para poder responder preguntas, mientras que algunos parques ofrecen competencias para que los aspirantes a ingenieros de montañas rusas diseñen sus propias atracciones y construyan modelos. Este puede ser un evento divertido y educativo para estudiantes de física desde la escuela primaria hasta la universidad.
Recurso adicional
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