ЯК ПРАЦЮЄ ГОЛОВА ГОЛОВКА
Конструкції американських гірок мають захоплюючу історію, яка починається в Росії. Предками цього виду розваги є штучні дерев’яні схили, вкриті льодом, по яких пускали сани, які нарешті приземлилися в купу піску. Між істориками існували певні відмінності, пов’язані з точним розвитком цих саней, які, як стверджують деякі з них, були колісними автомобілями.
Ідея побудови такого засобу розваги була перехоплена на початку вісімнадцятого століття від росіян французами. На той час у всіх куточках Парижа з’явилися десятки скверів і для розваги тих, хто гуляв, були організовані ігри, концерти, бали, шоу тощо. В одному з таких садів було влаштовано перші американські гірки. Більш теплий клімат у Франції, порівняно з Росією, вплинув на розвиток гірок. Оскільки лід мав тенденцію танути, французи почали будувати воскові схили, врешті-решт додаючи ободи до санок, які стали схожими на машини.
За короткий час кожен із садів Парижа мав власні американські гірки. Їхні інженери змагались у створенні більшої кількості кривих, злетів і падінь, ударів тощо.
Від видобутку, американських гірок
Першими американськими американськими гірками були залізничні переїзди Mauch Chunk, побудовані в горах Пенсільванії в середині 1800-х рр. Колія, спочатку призначена для відправки вугілля на залізницю, була переконфігурована для здійснення "мальовничих турів". За долар туристи могли неквапливо прогулятися до вершини гори, за яким слідував нетиповий спуск із стрибками та швидкістю.
Протягом наступних 30 років ці мальовничі прогулянки продовжували процвітати, тому з’явилися дерев’яні американські гірки, подібні до тих, які ми знаємо сьогодні. Ці машини були головною визначною пам'яткою парків розваг, популярних по всій території Сполучених Штатів, таких як парк Кенівуд у Пенсільванії та Коні-Айленд у Нью-Йорку. З Другою світовою війною виробництво американських гірок скоротилося, але в 1970-х - на початку 1980-х років відбувся другий бум, що оживило індустрію розваг. Ця епоха представила багато інноваційних американських гірок, трубчастих, сталевих.
Компоненти американських гірок
На перший погляд американські гірки схожі на пасажирський поїзд. Складається з серії з'єднаних між собою вагонів, що рухаються по рейках. Але на відміну від пасажирського поїзда, американські гірки не мають власного двигуна чи джерела живлення. Більшу частину їзди поїзд рухається силою тяжіння та імпульсом. Щоб набрати цей імпульс, вам потрібно, щоб поїзд стартував у верхній частині злітно-посадкової смуги або мав потужний запуск.
Запуск американських гірок
Традиційний підйомний механізм - це довгий ланцюг (або кілька ланцюгів), який проходить в гору під колією. Ланцюг закріплений у петлі, яка обертається навколо шестерні, одна вгорі та одна внизу пагорба. Поїзд живиться від простого двигуна, розташованого внизу пагорба.
Деякі нові моделі американських гірок використовують систему катапульти для приведення поїзда в рух. Існує кілька типів запусків катапульти, але всі вони роблять майже одне і те ж. Замість того, щоб зсунути поїзд на пагорб для створення енергетичного потенціалу, ці системи запускають поїзд з кінетичною енергією за короткий проміжок часу.
Популярною системою катапульти є лінійний асинхронний двигун. Лінійний асинхронний двигун використовує електромагніти для побудови двох магнітних полів - одного на колії та одного на дні поїзда, які притягуються одне до одного. Основними перевагами цієї системи є швидкість, ефективність, довговічність, точність та маневреність.
Інша популярна система передбачає використання десятків коліс, які обертаються для запуску поїзда. Колеса розташовані у два сусідні ряди, уздовж колії, штовхаючи поїзд вперед.
Як і будь-який поїзд, американські гірки потребують гальмівної системи, щоб вона могла точно зупинитися в кінці поїздки або в аварійній ситуації. У американських гірках гальма не вбудовані в поїзді, а вбудовані в залізниці під ним.
Ця система дуже проста. Серія затискачів розташована в кінці колії та в кількох інших гальмівних точках. Центральний комп’ютер керує гідравлічною системою, яка закриває ці затискачі, коли поїзд повинен зупинитися.
Російська фізика і гори
Метою початкового підйому на американських гірках є побудова свого роду потенційного резервуару енергії. Концепція потенційної енергії, яку часто називають позиційною енергією, дуже проста: у міру підйому поїзда втручається сила тяжіння, і його вага може відтягнути його на більшу відстань. Ви постійно стикаєтеся з цим явищем, думаєте про те, щоб їздити на машині, їздити на велосипеді чи тягнути санки на вершину великого пагорба. Потенційна енергія, яку ви генеруєте піднявшись на пагорб, може виділятися як кінетична енергія - енергія руху, яка вас знесе.
Оскільки рухомий об'єкт має тенденцію залишатися в русі (перший закон Ньютона), поїзд буде підтримувати свою швидкість, навіть рухаючись вгору по колії, втручаючись, звичайно, з силою тяжіння. Коли поїзд за своїм маршрутом піднімається на один із невеликих пагорбів, кінетична енергія знову змінюється на потенційну. Таким чином, шлях траси постійно перетворює енергію, від кінетики, до потенціалу і навпаки.
Це коливання прискорення - те, що робить американські гірки такими веселими. У більшості гірок пагорби падають у висоту під час руху по стежці. Це необхідно, оскільки загальний енергетичний резервуар, побудований на підйомному пагорбі, поступово втрачається через силу тертя між поїздом і колією, а також між поїздом і повітрям.
На самому базовому рівні американські гірки - це автомобіль, який використовує силу тяжіння та інерцію для відправлення поїзда по спеціальній колії.
Сенсації, які пропонують американські гірки
У той момент, коли ви перебуваєте на американських гірках, ваше тіло дивно відчуває прискорення. Коли машина набирає швидкість, реальна сила, що діє на вас, - це сидіння, яке штовхає корпус вперед. Але через інерційність вашого тіла ви відчуєте перед собою силу, штовхає вас на стілець. Таким чином, ви відчуєте прискорення, яке буде йти з протилежного напрямку. Ця сила (для простоти ми будемо називати її прискорювальною силою) відчуває себе точно так само, як сила тяжіння, яка тягне вас на Землю. Насправді сили прискорення вимірюються в G-силах, де 1 G дорівнює силі гравітаційного прискорення поблизу поверхні Землі (9,8 м/с2, або 32 фут/с2).
Перебуваючи на американських гірках, ви помітите, що прискорення та положення автомобіля до землі постійно змінюються, завдяки чому сили тяжіння та прискорення взаємодіють кількома цікавими способами. Коли ви перетинаєте крутий пагорб, гравітація тягне вас вниз, тоді як прискорююча сила піднімає вас вгору. З певною швидкістю прискорення ці протиборчі сили врівноважують одна одну, що змушує відчувати відчуття невагомості - те саме відчуття, яке відчуває парашутист при вільному падінні. Якщо він прискорюється досить швидко, прискорювальна сила перевищує силу тяжіння, через що ви відчуваєте, ніби вас потягнуло. Якщо ви прискорюєтесь, на крутому пагорбі сила прискорення та сила тяжіння тягнуться приблизно в одному напрямку, що змусить вас почуватись набагато важче, ніж зазвичай.
Поїздка на американських гірках дивно впливає на ваше тіло, оскільки ваше тіло не повністю тверде - воно складається з кількох з'єднаних частин. Коли ваше тіло прискорене, кожна його частина прискорюється індивідуально. Лава штовхає вас назад, м’язи ззаду штовхають деякі органи, а ті в свою чергу штовхають інші органи. Ось чому ви будете відчувати прогулянку всім тілом.
Зазвичай всі частини тіла штовхаються одна проти одної завдяки постійній силі тяжіння. Але при "вільному падінні", коли машина швидко спускається з пагорба, на вас майже не діє сила. У цьому випадку частини тіла не будуть так сильно штовхати один одного. Створюється відчуття, що вони не важать. Шлунок раптом стає дуже легким, тому що там менше штовхає сили, що створює відчуття порожнечі. Те саме відбувається, коли ви подорожуєте в долині зі швидкістю, на машині або коли ви виходите з ліфта.
У американських гірках ці відчуття доповнюються всілякими візуальними сигналами - виявляється - «догори дном», запаморочливими висотами і перехідними структурами. Візуальні сигнали - важлива частина прогулянки, оскільки вони повідомляють вам, що далі. Ваше тіло може не відчувати швидкості кожен раз, але воно точно буде відчувати щоразу, коли відбувається зміна швидкості (прискорення).