過山車是什麼意思

過山車是由美國發明家、商人拉馬庫斯·阿德納·湯普森是第一個註冊過山車相關專利技術的人，並曾製造過數十個過山車設施，因此被譽稱為“重力之父”。過山車又稱為雲霄飛車，是一種機動遊樂設施，常見於遊樂園和主題樂園中，一般恐高或者心臟病患者不建議遊玩，以免發生危險。

過山車是什麼意思

過山車是一種機動遊樂設施，常見於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。

一個基本的過山車構造中，包含了爬升、滑落、倒轉(兒童過山車沒有倒轉)，其軌道的設計不一定是一個完整的迴圈，也可以設計為車體在軌道上的運行方式為來回移動。大部分過山車的每個乘坐車廂可容納2人、4人、6人、8人，這些車廂利用勾子相互連結起來，就像火車一樣。從最基本的層面來看，過山車不過是一部利用重力和慣性使列車沿蜿蜒的軌道行進的機器。

　　過山車的主要原理

過山車是一項富有刺激性的娛樂工具。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，還有助於理解力學定律。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恆、加速度和力交織在一起產生的效果，那感覺真是妙不可言。這次同物理學打交道不用動腦子，只要收緊你的腹肌，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。

在剛剛開始時，過山車的小列車是依靠彈射器的推力或者鏈條爬上最高點的，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”將是重力勢能，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。

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，它是由於物體和地球的重力相互作用而產生的。對過山車來説，它的勢能在處於最高點時達到了最大值，也就是當它爬升到“山丘”的頂峯時最大。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，由於過山車的車輪與軌道的摩擦而產生了熱量，從而損耗了少量的機械能(動能和勢能)。這就是在設計中隨後的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。

過山車最後一節小車廂裏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，這是由於重力作用於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，從而就會產生一種要被拋離的感覺，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，否則在到達頂峯附近時，小車廂就可能脱軌飛出去。

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

過山車的豎直立環是一種離心機裝置，當列車接近迴環時，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。於是重力推着乘客離開車廂的地板，而慣性則將乘客向地板方向擠壓。乘客本身的外向慣性產生慣性力，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。

當列車沿着迴環移動時，作用在乘客身上的合力在不斷地變化。在迴環的最底部，因為加速度朝上，所以軌道對遊客向上的支撐力要大於重力，此時遊客可以感覺到超重的現象，即感覺特別沉重。當一路衝上迴環時，重力則把乘客向地板的方向推。所以乘客會感到重力將您向座位方向擠壓。

在迴環的頂部，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，小到所產生的離心力小於重力的話，飛車就會有掉落的危險，所以，在迴環頂部的時候要求有一定的速度以保證安全。同時也是由於離心力的存在，抵消了一部分重力，於是乘客會產生失重現象，感覺身體變得極輕。等列車駛出迴環，沿水平方向行進，乘客又會回到原來的重力。

大回環的魅力在於，它在短短的一段軌道中塞進了豐富的元素。在幾秒鐘內，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。當這些力作用於身體的各個部位時，眼睛會看到整個世界都倒了過來。對於許多過山車乘客而言，在迴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，眼中只能看到天空。

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。當列車進入迴環時，它擁有最大的動能，也就是説，它以最快的速度移動。在迴環的頂部，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，也就是説它以較低的速度移動，但速度不能夠低於某一個安全行駛的速度。

過山車的設計師們最早採用的是正圓形迴環。在這種設計中，一路上的彎道角度是一個常數。為了在迴環頂部產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迴環(如此可使列車在迴環頂部仍能快速行進)。更快的速度意味着乘客在進入迴環時會受到更大的作用力，而這可能會讓乘客很不舒服。

水滴形設計使這些力的平衡變得更加容易。迴環頂部的彎道角度比迴環側面更急促。這樣可以讓列車以足夠快的速度穿過迴環，使之在迴環頂部擁有充足的加速力，而且水滴形設計會在側面產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，而不致將過大的力施加在可能有危險的部位。

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。