常识备考|过山车坐第一排更刺激?

过山车风驰电掣、有惊无险,令人回味无穷。学过物理的我们,是否思考过过山车中包含了哪些物理原理呢?那么,今天小编就来给大家梳理下在过山车里的物理知识。

常识备考|过山车坐第一排更刺激?

考点1

动力——重力势能

重力势能是物体因为重力作用而拥有的能量,质量越大、相对的位置越高,物体具有的重力势能就越大。

最初,过山车是靠自身的动力装置被推动到最高点的。之后进行第一次下滑,而这次下滑是没有任何动力的。它唯一的“发动机”是地球给他的重力势能。这些重力势能便是过山车完成后续高难度动作唯一的能量来源。

除了过山车,还有很多娱乐项目也需要通过爬升获得重力势能,比如蹦极、跳伞、漂流、激流勇进。小朋友坐滑滑梯要先爬到高处,也是同样的道理。

考点2

速度——刺激来源

能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体传递给另一个物体,而且能量的形式也可以互相转化。

根据能量守恒原理,过山车拥有的能量是不会消失的,而是在重力势能和动能之间实现了能量转化。越接近地面,重力势能越小,动能越高,过山车的速度越快,人的体验也就越刺激。

但是,并不是所有的势能都转化为了动能,过山车的车轮与轨道相互摩擦,摩擦会产生热量,而热能便会损耗一部分动能和势能。这样一来,转化的动能就不能推动过山车达到之前的高度了。这也就是过山车后面的坡度都比最开始的坡度小的原因。

考点3

过瘾不要坐第一排

大家都认为坐第一排,应该是最过瘾的,因为直面这种冲击,然而并非如此。事实上,下降的感受在过山车尾部车厢最强烈。

因为,最后一节车厢通过最高点的速度比过山车头部的车厢要快,这是由于过山车中部的重心最高时,重力势能最大,而当尾部到达最高点时,重心位置已经不在最高位置,已经有一部分重力势能转化为动能了,这样,乘坐在最后一排的人就能够快速地达到和跨越最高点,从而产生一种要被抛离的感觉,因此,感觉也最为强烈。所以,如果你想要过山车坐过瘾,那就选择坐最后一排,尖叫、狂叫将会更大声。

生活中利用能量转化的例子:

(1)拍球,能量从人体(手)转移到球,球的动能又转化成弹性势能,弹性势能又转化成动能和重力势能,只有靠这些能量的转移、转化才能够完成拍球这一过程。

(2)骑自行车下坡时,自行车与人所处高度减小,重力势能减小;速度增加,动能增加,重力势能转化为动能。所以不用蹬车也可以加快速度。

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