엔터테인먼트 시설의 물리적 원리를 소개하시겠습니까?

가속

속도 (방향 속도) 의 변화를 가속이라고 합니다. 물체가 가속, 감속 또는 방향을 바꿀 때 가속이라고 합니다. 대부분의 대형 놀이기구에는 가속 기능이 포함되어 있다. 내리막길이나 급커브를 돌 때 설비가 속도나 가속도를 증가시킬 수 있다. 오르막이나 직선 운동을 할 때 설비가 속도를 늦추거나 감속할 수 있다. 롤러코스터가 내리막길을 내려갈 때 중력이 차를 더 빨리 걷게 하는 것이 가속이다. 롤러코스터가 오르막길을 오를 때 차체의 움직임이 점점 느려지는 것이 바로 감속이다. 롤러코스터의 가속도는 차체 품질과 밀기 추진력과 직접적으로 관련이 있다.

구심력

롤러코스터가 순환선을 따라 운동할 때 구심력으로 일을 한다. 구심력은 물체가 원주를 따라 움직이는 것에 의해 발생한다. 예를 들어, 하향 곡선을 따라 지면으로 달려가는 중력은 롤러코스터를 직선으로 미끄러지게 하지만, 궤도는 구부러지고, 구심력은 롤러코스터를 곡선을 따라 움직이게 한다. 승객이 롤러코스터에서 느끼는 느낌은 궤도에서 내던져지는 것이지만 중력은 자동차가 실제로 궤도에서 원주운동을 하게 하므로 원이나 곡선 안의 동력을 가리켜야 한다. 원 또는 곡선의 내부를 가리키는 힘을 구심력이라고 합니다.

에너지 (운동 에너지+전위 에너지)

에너지가 물체로 하여금 일을 하게 한다.

운동 에너지-운동을 일으키는 에너지.

잠재 에너지-저장된 에너지는 나중에 사용할 수 있습니다.

에너지 보존율: 에너지는 한 형식에서 다른 형식으로 변환될 수 있지만 자동으로 생성되고 사라지지는 않습니다.

전기 롤러코스터가 첫 번째 비탈에 오를 때, 롤러코스터가 저장하는 에너지가 갈수록 많아지고 있다. 중력이 롤러코스터를 비탈길에서 끌어내릴 때, 힘은 운동에너지로 변한다. 비탈 꼭대기에서 멀어질수록, 포텐셜 에너지가 운동 에너지로 전환될수록 승객들은 속도의 상승을 느낄 수 있다. 비탈길의 바닥에서는 속도가 가장 빠르다.

차체가 두 번째 산비탈을 오를 때, 운동에너지는 점차 에너지로 바뀌고, 롤러코스터의 속도는 점차 느려진다. 고도가 높을수록 운동 에너지가 포텐셜 에너지로 변환됩니다. 이런 운동 에너지와 에너지의 전환은 일정한 속도를 유지하여 롤러코스터가 궤도를 따라 위아래로 움직이게 한다. 운동 에너지의 총량은 보존하기 불편하지만, 단지 한 형식을 다른 형식으로 바꾸는 문제일 뿐이다. 첫 번째 산비탈은 롤러코스터의 최고점이다. 왜요

그러나 일부 에너지는 마찰, 바람 저항, 바퀴 회전 등 에너지 소모 요인으로 전환된다. 롤러코스터의 설계자는 롤러코스터 운행에서의 마찰력의 역할을 충분히 고려했다. 따라서 디자이너는 롤러코스터가 산비탈을 완전히 통과할 수 있도록 산비탈 설계의 높이를 낮췄다.

롤러코스터가 달릴 수 있는 것은 지구의 중력과 에너지 보존이라는 두 가지 기본 점 때문이다.

노력하다

작용력의 형태는 밀거나 당기는 것이다. 균형력은 물체가 몇 가지 힘의 작용을 받을 때 물체가 정지 또는 일정한 속도의 직선 운동을 유지한다는 것을 보여준다. 불균형력은 한 물체가 여러 힘의 작용을 받을 때 정지되지 않은 상태나 변속 직선 운동 상태를 유지하는 것을 말한다.

뉴턴의 제 1 법칙과 제 2 법칙은 특히 롤러코스터의 작동 원리에 부합하며 중력과 가속도와 관련이 있다. 롤러코스터는 산비탈 꼭대기에서 시작하는 일련의 복잡한 기울기 하강 운동이다. 하지만 이것은 단순한 기계적 원리이기도 합니다.

우리는 G 를 롤러코스터의 중력으로 사용한다. 1G 는 승객이 정지된 롤러코스터나 지구 어느 곳에나 앉아 있는 중력이다.

마찰

서로 접촉하는 두 물체가 상대적으로 움직일 때 접촉면에 힘이 생기는데, 이 힘을 마찰력이라고 합니다.

마찰의 조건은 두 물체가 서로 접촉하고, 접촉면이 거칠고, 상호 압착이 있다는 것이다. 두 물체 사이에 상대적 운동이 일어나거나 이미 발생하였다.

마찰은 물체의 상대적 운동이나 상대적 운동의 추세를 방해하기 때문에 마찰의 방향은 물체의 상대적 운동이나 상대적 운동의 추세와 상반된다.

그래서 물체의 운동에서 일부 운동 에너지는 마찰력으로 변한다. 롤러코스터의 설계자는 반드시 마찰력이 차체 운동에서 어떻게 작용하는지 알아야 한다. 디자이너는 마찰력을 이용하여 롤러코스터의 속도를 낮추고 역에 도착하면 안전하게 멈출 수 있다.

중력

지구의 중력으로 인해 물체에 가해진 힘을 중력이라고 한다.

롤러코스터에게 가장 중요하고 영향력 있는 것은 지구의 중력이다. 지구의 중력은 물체를 한 점에서 다른 점으로 이동시킨다. 중력에 의한 가속 또는 감속은 궤도 기울기의 각도에 따라 달라집니다. 경사가 가파르면 가파르면 가속하거나 감속할수록 두드러진다.

중력 가속도

압력을 설명하는 일반적인 단위는 G, G 는 지구의 중력과 같습니다. 우주 왕복선이 이륙할 때 우주비행사가 받는 압력은 3 g 로 지구 중력의 3 배이다.

경사로 # 1

# 1 사면을 설계할 때 다음 문제를 고려합니다.

경사가 충분히 높은지 롤러코스터에 충분한 동력을 공급하여 롤러코스터가 2 번 경사와 고리를 통과할 수 있게 한다.

롤러코스터가 너무 빠르면 롤러코스터가 비탈길을 통과할 때 어떤 일이 일어날까요? 왜요?

지구의 중력의 변화는 롤러코스터의 내리막길과 순환선에 어떤 영향을 미칩니까?

지구의 중력을 바꿀 수 있습니까?

경사 #2

왜 #2 슬로프의 높이가 롤러코스터가 루프를 통과할 수 있는지 결정합니다.

어떤 종류의 경사 높이 설계로 롤러코스터가 충돌하지 않고 순환선을 통과할 수 있습니까?

마찰력의 설계는 롤러코스터가 #2 비탈을 순조롭게 통과해 순환선을 우회할 수 있는지 여부에 영향을 주는 요인이 아닌가? (윌리엄 셰익스피어, 롤러코스터, 롤러코스터, 롤러코스터, 롤러코스터)

중력은 궤도를 달리는 객차에 어떤 영향을 미칩니까?

관성

롤러코스터와 같은 정지된 물체는 외부의 밀고 당기지 않으면 움직이지 않는다. 질량이 클수록 관성이 커진다.

롤러코스터를 가속하거나 감속시키는 외부 힘이 없다면 운동 중의 롤러코스터는 계속 원래의 방향으로 운동할 것이다. 롤러코스터를 운행하는 저항이 속도를 바꾸는 것은 관성의 또 다른 예이다.

코일 설계의 경우 코일의 크기 비율을 결정해야 합니다. 스릴 넘치는 롤러코스터는 보통 원형이나 나선형의 디자인이 있다. 당신의 스릴 넘치는 경험은 빠른 속도와 거대한 단차 뿐만 아니라 잊을 수 없는 위아래로 뒹굴기도 합니다.

롤러코스터의 곡선을 자세히 보면 원이 아니라 눈물자국이 보입니다. 이 모양은 타원원이라고 불리며 일찍이 18 세기에 스위스 천재 수학자 레나가 제안했다. 최근까지 롤러 코스터 디자인 엔지니어는 이것이 완벽한 플립 모양이라는 것을 깨닫지 못했습니다.

품질

질량은 한 물체에 포함된 물질의 양이다.

운동량 효과

물체의 운동량은 질량에 속도를 곱한 것이다. 질량이나 속도가 크면 물체의 운동량도 크다. 물체의 운동량이 클수록 멈추거나 움직이는 방향을 바꾸기가 더 어려워집니다.

뉴턴 운동의 3 법칙

뉴턴은 고전 역학 이론의 대가이다. 그는 갈릴레오, 케플러, 호이겐스의 일을 체계적으로 총결하여 유명한 만유인력의 법칙과 뉴턴 운동의 세 가지 법칙을 얻었다.

1643 65438+ 10 월 4 일 뉴턴은 영국 링컨군 월소프의 한 농민 가정에서 태어났다. 뉴턴 이전에 천문학은 가장 두드러진 학과였다. 그런데 왜 행성은 일정한 법칙에 따라 태양 주위를 운행해야 합니까? 천문학자들은 이 문제를 완전히 설명할 수 없다. 만유인력의 발견은 하늘의 별과 지상의 물체의 운동이 같은 법칙인 역학 법칙에 의해 지배된다는 것을 보여준다.

뉴턴이 만유인력의 법칙을 발견하기 전부터 많은 과학자들은 이미 이 문제를 진지하게 고려했다. 예를 들어 케플러는 행성이 타원 궤도를 따라 움직이게 하는 힘이 있어야 한다는 것을 깨달았습니다. 그는 이 힘이 자력과 비슷하다고 생각하는데, 마치 자석이 철을 끌어들이는 것과 같다. 1659 년 호이겐스는 시계추의 움직임을 연구하여 물체가 원형 궤도에서 움직이는 것을 유지하기 위해 구심력이 필요하다는 것을 발견했다. 후크 등은 중력이라고 생각하고 중력과 거리의 관계를 추론하려고 시도했다.

뉴턴 자신은 1666 정도라고 회상했다. 그는 고향에서 살 때 이미 중력 문제를 고려한 적이 있다. 가장 유명한 말은 뉴턴이 방학 동안 정원에서 잠시 앉아 있는 경우가 많다는 것이다. 한 번, 과거에 여러 번 일어났던 것처럼, 사과가 나무에서 떨어졌다 ... 한 사과의 뜻밖의 착지는 인류 사상사의 전환점으로 정원에 앉아 있는 사람들의 사고를 열어 모든 물체가 거의 지심에 끌리는 이유는 무엇인가? 뉴턴은 심사숙고하다가 마침내 인류에게 획기적인 의미를 지닌 만유인력을 발견하였다.

1686 년 말 뉴턴은 획기적인 대작' 자연철학의 수학 원리' 를 썼다. 이 책에서 뉴턴은 역학의 기본 개념 (질량, 운동량, 관성, 힘) 과 기본 법칙 (운동 3 법칙

뉴턴의 법칙

뉴턴은 17 세기에 가장 영향력 있는 과학자 중 한 명이다. 뉴턴의 3 법칙은 움직이는 물체의 모든 측면을 설명하고 롤러코스터를 건설하는 데도 도움이 된다.

1, 제 1 법칙 (외력 없이 물체가 그대로 유지됨)

2. 제 2 법칙 (F=ma, 물체의 가속도는 그 위에 가해진 외부 힘에 비례함);

3, 제 3 법칙 (작용력과 반작용력의 크기는 같고 방향은 반대);

1. 뉴턴의 제 1 법칙 (관성법칙)

모든 물체는 항상 일정한 속도의 직선 운동이나 정지 상태를 유지하는데, 외부의 힘이 그들을 이 상태로 바꾸도록 강요할 때까지.

물체가 외부 힘의 작용을 받지 않을 때, 그것은 정지 또는 일정한 속도로 움직이는 것을 유지한다.

물체가 평형력을 받을 때, 그것은 정지 또는 일정한 속도로 움직인다.

물체가 어떤 힘의 작용을 받을 때, 그것은 가변 속도로 움직인다.

물체의 가속도는 작용력에 정비례하며 물체의 질량에 반비례한다. 이것은 뉴턴의 제 2 법칙이다.

가속과 힘은 모두 벡터이며 모두 방향이 있다. 뉴턴의 두 번째 법칙은 가속도와 힘의 관계뿐만 아니라 방향도 결정합니다. 가속도의 방향은 가속도를 발생시키는 힘의 방향과 같습니다.

제 3 법칙

두 물체 사이의 작용과 반작용은 항상 크기가 같고, 방향은 반대로 같은 직선에 작용한다.

F 1 =- F2

(1) 힘의 역할은 동시에 서로 작용하면서 동시에 사라지는 것이다. 。

② 상호 작용력은 반드시 같은 힘이어야 한다.

(3) 작용력과 반작용력이 두 물체에 작용하여 생기는 효과는 서로 상쇄할 수 없다.

④ 작용력은 반작용력이라고도 할 수 있지만 선택한 참조물은 다르다.

⑤ 작용력과 반작용력은 합성할 수 없다. 작용점이 같은 물체에 있지 않기 때문이다.

속도/속도

속도는 거리를 시간이나 물체의 움직임으로 나눈 비율입니다. 롤러코스터 건립에 있어서 속도, 속도, 가속도를 정확하게 이해하는 것은 모두 매우 중요한 세 가지 측면이다. 롤러코스터는 안전과 모험성을 병행해야 한다. 안전은 롤러코스터 건설의 첫 번째 요소이다. 승객이 롤러코스터를 탈 때 절대적으로 안전해야 한다는 것은 의심의 여지가 없다. 그러나 속도와 가속도의 쾌감은 롤러코스터 성공의 중요한 요소이며, 이것은 속도 통제에 관한 것이다. 따라서 산비탈, 직선, 곡선, 급강하, 곡선, 브레이크 시스템은 과학적 논증과 설계를 거쳐 재료와 구조의 설계가 모두 안전을 바탕으로 재현된다. 과학의 이론적 근거는 롤러코스터 제품 설계의 핵심이다.

속도.

속도는 물체의 어느 방향에서의 속도이다. 방향이 바뀌고 속도도 변했다. 롤러코스터는 일정한 속도를 유지할 수 있지만, 방향이 변화함에 따라 속도는 항상 변화하고 있다. 속도가 빠를수록 롤러코스터는 더 빨리 달린다. 일반적으로 속도 대신 속도를 사용할 수 있지만 속도는 방향의 의미 있는 속도이다. 예를 들어 서쪽 100 km/h 는 속도이고 서쪽은 100 km/h 로 주행합니다.

득실이 무거워지다

무중력 경험은 두 가지가 있다: (1) 지구를 떠나는 속도가 충분히 빨라서 중력이 0 에 가깝다 (중력은 무한히 멀리 작용하여 사람이 영원히 떠날 수 없다). (2) 낙하 속도는 중력 가속도와 동일합니다. 즉, 지구의 가속도는 9.8 m/s 로 수직 아래로 움직이며, 사람이 무게를 가지려면, 사람은 반드시 지면에서 오는 중력 반응을 느껴야 한다.

어떤 놀이기구는 여행할 때 초당 9.8m 의 낙하 속도를 제공하여 무중력감을 느끼게 한다.

무게

무게는 지구의 중력이 물체에 작용하는 압력이다.

무게는 지구의 중력에 작용한다. 달의 중력은 지구의 1/6 이다. 그래서 달에 있는 해당 물체의 무게는 지구상의 1/6 에 불과합니다.

노동력

일을 하는 것은 네가 얼마나 많은 견인력이나 추력으로 롤러코스터를 일정한 거리로 운전하게 하는 것이다. 만약 당신이 단지 상자를 들고 있다면, 당신은 그것을 하고 있지 않습니다. 상자를 끌면 일하고 있습니다. 롤러코스터는 모터가 사슬에 작용하여 롤러코스터가 궤도를 따라 달리게 하여 생긴 것이다. 중력을 극복하고 롤러코스터를 일정한 높이로 끌어올리려고 노력하다. 롤러코스터가 무거울수록 해야 할 일이 많아진다. 산비탈의 높이가 높을수록 해야 할 일이 많아진다. 중력이 롤러코스터를 떨어뜨렸는데, 사실은 일을 하고 있다.

지구의 중력은 양수 값과 음수 값을 가지고 있다

중력은 지구의 중력이 아니다. 중력은 지구의 중력의 일부일 뿐이다. 1G, 지구가 당신을 그 중심으로 끌어당기는 힘입니다.

세 번째 법칙은 두 물체 사이의 작용력과 반작용력이 항상 크기가 같고 방향이 반대이며 같은 직선에 작용한다는 것을 알려준다. 당신의 체중은 좌석 표면에 압력을 가하지만, 좌석 표면의 반작용력도 받았기 때문에 좌석에 상대적으로 앉아 있을 수 있습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 건강명언) 자유낙하에서는 좌석이 더 이상 너를 지탱하지 않는다. 좌석 표면은 너에게 반작용이 없기 때문에 떨어지는 느낌이 든다. (조지 버나드 쇼, 자유명언) 좌석은 당신에게 영향을 주지 않습니다. 당신이 경험하는 것은 0 g 입니다.

또한 1 보다 큰 g 힘을 체험해 볼 수 있습니다. 이것은 일반적으로 떨어지는 물체의 바닥에서 발생합니다. 이 경우, 너는 자신이 자리로 밀려난 것 같은데, 실제 상황은 좌석이 너를 밀어 올리는 것이다.

산꼭대기의 각도가 포물선보다 작다고 가정합니다. 기차는 궤도에 고정되어 궤도를 따라 달린다. 하지만 승객들은 포물선형 궤적에 따라 자리를 떠납니다. 이런 상황이 오래 지속되면 승객들은 결국 안전난간에 부딪히고 안전봉은 하향력이 있어 승객석을 제자리에 유지할 수 있습니다. 이것은 마이너스 G 값이며 롤러 코스터 디자인에서 매우 분명합니다.

최근 월산 디자인에서 선형 중력의 응용이 더욱 광범위하고 자극적인 가속 체험이 널리 응용되고 있다. 선형 중력은 롤러코스터가 앞으로 가속되고 양의 G 값이 증가한다는 것을 의미합니다. 그 결과 승객의 관성이 발생하고, 몸의 중심이 너에게 뒤처지는 것이 바로 모험의 원인이다.

지구 측면 소개

롤러코스터가 곡선을 따라 움직이면 차체의 운동 추세가 직선을 따라 움직인다. 궤도는 차체에 횡력이 작용하여 궤도를 따라 움직이게 한다. 마찬가지로 차체도 승객에게 작용한다. 승객이 관성에 따라 앞으로 움직일 때 차체의 작용을 받는다. 곡선 외부의 압력 (일반적으로 중력) 을 느끼지만 승객이 회전하는 방향을 따라 측면 중력의 크기, 즉 기차의 속도와 곡선의 곡률에 영향을 미치는 몇 가지 요인이 있습니다.

곡선

궤도가 안쪽으로 기울어지면 차체도 안쪽으로 기울어지고, 차체의 바닥은 옆면이 아니라 승객에게 힘을 준다.

그래서 일부 G 값은 양수입니다.

일반적으로 코너가 클수록 측면력이 작을수록 G 값이 커집니다.

부정적

루프 트랙에서 후진하면 힘은 회전과 비슷하다. 차체는 직선으로 달리는 경향이 있지만 트랙은 고정적으로 설계되었기 때문이다. 따라서 순환 궤도에서는 양의 g 값이 생성됩니다.

양의 G 값은 좌석이 승객의 몸에 반작용한다는 것을 의미하기 때문에 롤러코스터를 탈 때 차체에서 벗어나는 것을 느낄 수 있다.