1、玩過山車是一項富有刺激性的娛樂項目。那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人着迷。如果你對物理學感興趣的話，那麼在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感，還有助于理解力學定律。實際上，過山車的運動包含了許多物理學原理，人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恒、加速度和力交織在一起産生的效果，那感覺真是妙不可言。這次同物理學打交道不用動腦子，隻要收緊你的腹肌，保護好腸胃就行了。當然，如果你受身體條件和心理承受能力的限制，無法親身體驗過山車帶來的種種感受，你不妨站在一旁仔細觀察過山車的運動和乘坐者的反應。

　　2、在剛剛開始時，過山車的小列車是依靠彈射器的推力或者鍊條爬上最高點的，但在第一次下行後，就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上，從這時起，帶動它沿軌道行駛的唯一的“發動機”将是重力勢能，即由勢能轉化為動能、又由動能轉化為重力勢能這樣一種不斷轉化的過程構成的。

　　3、第一種能，即重力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，它是由于物體和地球的重力相互作用而産生的。對過山車來說，它的勢能在處于最高點時達到了最大值，也就是當它爬升到“山丘”的頂峰時最大。當過山車開始下降時，它的勢能就不斷地減少（因為高度下降了），但能量不會消失，而是轉化成了動能，也就是運動的能量。不過，在能量的轉化過程中，由于過山車的車輪與軌道的摩擦而産生了熱量，從而損耗了少量的機械能（動能和勢能）。這就是為什麼在設計中随後的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。

　　4、過山車最後一節小車廂裡是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最後一節車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于重力作用于過山車中部的質量中心的緣故。這樣，乘坐在最後一節車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點，從而就會産生一種要被抛離的感覺，因為質量中心正在加速向。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達頂峰附近時，小車廂就可能脫軌飛出去。

　　5、車頭部的車廂情況就不同了，它的質量中心在“身後”，在短時間内，它雖然處在下降的狀态，但是它要“等待”質量中心越過高點被重力推動。

　　6、過山車的豎直立環是一種離心機裝置，當列車接近回環時，乘客的慣性速度筆直地指向前方。但車廂一直沿軌道行進，使乘客的身體無法按直線運動。于是重力推着乘客離開車廂的地闆，而慣性則将乘客向地闆方向擠壓。乘客本身的外向慣性産生慣性力，使乘客即使在頭朝下時也能牢牢地停留在車廂的底部。當然乘客需要某種安全護具來保證自己的安全，但在大多數大回環中，無論有沒有護具，乘客都會停留在車廂中。

　　7、當列車沿着回環移動時，作用在乘客身上的合力在不斷地變化。在回環的最底部，因為加速度朝上，所以軌道對遊客向上的支撐力要大于重力，此時遊客可以感覺到超重的現象，即感覺特别沉重。當一路沖上回環時，重力則把乘客向地闆的方向推。所以乘客會感到重力将您向座位方向擠壓。

　　8、在回環的頂部，乘客完全倒轉了過來，指向地面的重力以及軌道的向下的支持力想把乘客拖出座位，但支持力和重力僅與離心力平衡，即提供運動所需的向心力，此時若是飛車的速度較小，小到所産生的離心力小于重力的話，飛車就會有掉落的危險，所以，在回環頂部的時候要求有一定的速度以保證安全。同時也是由于離心力的存在，抵消了一部分重力，于是乘客會産生失重現象，感覺身體變得極輕。等列車駛出回環，沿水平方向行進，乘客又會回到原來的重力。

　　9、大回環的魅力在于，它在短短的一段軌道中塞進了豐富的元素。在幾秒鐘内，作用在乘客身上的力不斷變化，從而讓人體驗到各種不同的感覺。當這些力作用于身體的各個部位時，眼睛會看到整個世界都倒了過來。對于許多過山車乘客而言，在回環頂部是整個運行過程中最精彩的一刻，人們會感到身體輕如羽毛，眼中隻能看到天空。

　　10、在大回環中，豎直加速度的強度是由兩個因素決定的：列車的速度和彎道的角度。當列車進入回環時，它擁有最大的動能，也就是說，它以最快的速度移動。在回環的頂部，重力已經在一定程度上降低了列車的速度，所以列車擁有更多的勢能，但動能減少了，也就是說它以較低的速度移動，但速度不能夠低于某一個安全行駛的速度。

　　11、過山車的設計師們最早采用的是正圓形回環。在這種設計中，一路上的彎道角度是一個常數。為了在回環頂部産生足夠的豎直加速度以壓迫列車緊貼軌道，設計師們必須讓列車以相當快的速度進入回環（如此可使列車在回環頂部仍能快速行進）。更快的速度意味着乘客在進入回環時會受到更大的作用力，而這可能會讓乘客很不舒服。

　　12、水滴形設計使這些力的平衡變得更加容易。回環頂部的彎道角度比回環側面更急促。這樣可以讓列車以足夠快的速度穿過回環，使之在回環頂部擁有充足的加速力，而且水滴形設計會在側面産生較小的豎直加速度。這提供了維持過山車一切運行所需的力，而不緻将過大的力施加在可能有危險的部位。

　　13、一旦過山車走完了它的行程，制動裝置就會非常安全地使過山車停下來。減速的快慢是由制動氣缸中氣體的壓力來控制的。過山車（Roller coaster，或又稱為雲霄飛車），是一種機動遊樂設施，常見于遊樂園和主題樂園中。過山車雖然驚悚恐怖，但是基本上是非常安全的設施，深受很多年輕遊客的喜愛。

　　14、美國發明家、商人拉馬庫斯·阿德納·湯普森（LaMarcus Adna Thompson）是第一個注冊過山車相關專利技術的人（1885年1月20日），并曾制造過數10個過山車設施，因此被譽稱為“重力之父”（Father of Gravity）。

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