قد تكون الأفعوانية آلات إثارة للتقيؤ والدموع ، لكنها أيضًا أمثلة رائعة للفيزياء المعقدة في العمل.

يتطلب الحصول على سلسلة من السيارات من خلال عقدة السقوط والانعكاس واللف والإطلاق فرقًا من المهندسين الميكانيكيين لتحليل مفاهيم مثل القوى والتسارع والطاقة. للحصول على فكرة عن العلم وراء جولاتنا المفضلة ، تحدثنا إلى جيفري رودس ، الأستاذ في كلية الهندسة الميكانيكية بجامعة بوردو ومؤسس فصل ديناميكيات الأفعوانية بالجامعة.

استكمال الدائرة

هيا لنبدأ مع الأساسيات. يجب أن تلتزم الأفعوانية ، مثل أي شيء آخر ، بقانون الحفاظ على الطاقة ، مما يعني أن القطار لا يمكنه السير إلا بالسرعة وبالقدر الذي تسمح به كمية الطاقة المخزنة (المحتملة).

تأتي الطاقة الكامنة عادةً من رفع القطار لأعلى تل بسلسلة أو كابل. عندما يسافر القطار إلى أسفل التل ، تتحول الطاقة الكامنة إلى طاقة (حركية) متحركة ؛ كلما تحرك القطار بشكل أسرع ، زادت طاقته الحركية.

تعود الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة مع صعود السيارات إلى التلال اللاحقة. لأن السيارات تفقد بالضرورة بعض الطاقة من خلال قوى مثل الاحتكاك وسحب الهواء ، وهي أعلى نقطة على أفعوانية تقليدية (فكر في: Six Flags Magic Mountain’s جالوت أو العملاق الملتوي ركوب الخيل) هو دائمًا التل الأول تقريبًا. إذا كان هناك انخفاض كبير آخر أعلى من الأول ، يضيف المصممون المزيد من المصاعد (فكر في: الانخفاض الكبير في نهاية جبل سبلاش من ديزني).

تنخفض بعض الوقايات أكثر من 90 درجة ، وتنحني إلى الداخل عند قمة تلة الرفع ، مثل ما فوق فالرافن في سيدار بوينت. الفيزياء المستخدمة هي نفسها ، لكن رودس يقول إن هذه القطرات يمكن أن توفر شعورًا أكثر حدة بانعدام الوزن.

تقوم الوقايات الأخرى ، مثل Kingda Ka من Six Flags Great Adventure أو Cedar Point's Top Thrill Dragster ، بتخزين طاقتها في قاذفات ، أو غطاسات الكرة والدبابيس بالسوائل أو التي تعمل بضغط الهواء ، أو في مغناطيس كهربائي مدمج في المسار والسيارات. لا تتطلب منصات الإنطلاق تلالًا عملاقة (مما يوفر مساحة كبيرة) ، وتوفر نوعًا مختلفًا من الإثارة الاستباقية. تريد المتنزهات الكبيرة مجموعة متنوعة من تجارب الراكب ، كما أن إطلاق الوقايات طريقة رائعة لتغيير الشعور ، كما يقول رودس.

الحلقات ، التقلبات والمنعطفات

يولد المهندسون التشويق من خلال التسارع - يغيرون سرعة الراكبين بشكل أساسي بطرق غير طبيعية مصممة هندسيًا للغاية. يستعين مهندسو كوستر بقوانين نيوتن للحركة لحث الدراجين على الشعور بالقوى المشتركة للجاذبية والتسارع ، والتي تنتج إحساسًا مثيرًا وغير عادي بالجسم. الحلقات ، والمفاتيح اللولبية ، والانعطافات الضيقة تجبر الدراجين الأجسام رأسيًا وأفقيًا بطرق محسوبة.

هل تساءلت يومًا لماذا تكون الحلقات على شكل دمعة وليست دائرية؟ يكمن التحدي في تصميم التحولات داخل وخارج الحلقة ، 'يقول رودس. 'يجب أن تتأكد من أنك لا تثير الرعشة أو تغييرات في التسارع يمكن أن تؤدي إلى الإصابة. أي شيء يتحرك في حركة دائرية يتعرض لنوع آخر من التسارع يسمى تسارع الجاذبية ، والذي يزيد كلما تحركت السيارة بشكل أسرع ، أو كلما كانت الدائرة أصغر. قد تتسبب الحلقة الدائرية في حدوث هزة من الإضافة المفاجئة لعجلة الجاذبية المركزية. يتحكم شكل الدمعة في هذا التسارع ، مما يريح الراكب من خلال الحلقة ويمنع الاهتزاز.

ثم هناك لفات يمكن أن تربك الدراجين بعدة طرق. التقلبات المضمنة هي لفات تدور القطارات حول المسار ، لكن لفات القلب تحاول تدوير الدراجين حول صدورهم. العملاق في ثورب بارك (أعلاه) هو أفضل مثال على لفات القلب في العمل - تتفاخر الرحلة التي تبلغ مدتها 90 ثانية بـ 10 انعكاسات ، بما في ذلك أربع لفات متتالية للقلب. قال رودس 'سنرى المزيد من [الوقايات] ذات اللفات المتعددة في سلسلة واحدة تلو الأخرى ، لأنها تخلق قدرًا هائلاً من الارتباك.

الخشب مقابل الصلب

لا يمكن للواقيات الخشبية أن تستوعب الحلقات بشكل جيد جدًا ، لذا فهي غالبًا أقل تشويشًا من نظيراتها المصنوعة من الفولاذ. فلماذا يفضلهم بعض الدراجين؟ الناس ... يحبون الترقب ، وهشاشةهم التي تزيدهم قليلاً. يقول رودس إنهم يريدون أن يشعروا أن الهيكل يتحرك تحتها. الوقايات الفولاذية هي عكس ذلك تمامًا تقريبًا. إنه مثل قيادة مركبة عتيقة مقابل قيادة أحدث سيارة رياضية.

تميل الوقايات الخشبية إلى عدم وجود حلقات أو لفات ، لأن الأمر يتطلب الكثير من الخشب لدعم قوة قطار الأفعوانية الثقيل. Hades 360 في جبل. أوليمبوس في ولاية ويسكونسن تدعم لفة على مسارات خشبية مع سقالات فولاذية.

الوقايات من الجيل القادم

لا يوجد سوى العديد من الطرق التي يمكنك من خلالها دفع الأشخاص في عربات صغيرة عن طريق إرسالهم لأعلى ولأسفل ورأسًا على عقب. ينشئ بعض صانعي الركوب مقصورات تتدحرج بشكل مستقل عن السيارات ، وتدور حول محاور متعامدة على المسار ، مما يضيف المزيد من التقلبات دون الحاجة إلى مزيد من الحلقات. يمكنك حقًا رؤية هذا على موقع جوكر في Six Flag & apos ؛ s Great Adventure (أدناه).

ومع ذلك ، فإن تجارب الأفعوانية هي أكثر من مجرد مجموع تسارعاتها. يضيف بناة آخرون الأنوار ، والدخان ، ويرسلون الوقايات تحت الأرض ، ويضيفون مروحيات للرأس والقدم ، وقضبان قريبة جدًا ولكن ليست قريبة جدًا توفر عنصرًا إضافيًا من الإثارة و / أو الرعب. قال رودس ، هذا هو المسار الذي سنتبعه لفترة من الوقت. أكبر وأسرع لن يكون ممكنًا لفترة أطول.