ジェットコースターは、嘔吐や涙を誘発するスリル満点のマシンかもしれませんが、複雑な物理学が働いている魅力的な例でもあります。
ドロップ、フリップ、ロール、ローンチの結び目を通して一連の車を取得するには、力、加速、エネルギーなどの概念を分析する機械エンジニアのチームが必要です。私たちのお気に入りの乗り物の背後にある科学のアイデアを得るために、私たちはパーデュー大学機械工学部の教授であり、大学のジェットコースターダイナミクスクラスの作成者であるジェフリーロードスに話を聞きました。
回路の完成
基本から始めましょう。ジェットコースターは、他のすべての場合と同様に、エネルギー保存の法則に従わなければなりません。つまり、列車は、蓄積された（位置エネルギー）エネルギーの量が許す限り速く進むことができます。
位置エネルギーは通常、チェーンまたはケーブルで列車を丘の上に持ち上げることから発生します。列車が丘を下って移動すると、位置エネルギーが移動（運動）エネルギーに変わります。列車が速く進むほど、より多くの運動エネルギーがあります。
車が次の丘を登ると、運動エネルギーは位置エネルギーに戻ります。車は摩擦や空気抵抗などの力によって必然的にエネルギーを失うため、従来のコースターの最高点です（シックスフラッグスマジックマウンテンの ゴリアテ または ツイスト巨像 乗り物）はほとんどの場合最初の丘です。最初のドロップよりも高くなる別の大きなドロップがある場合、デザイナーはさらにリフトを追加します（ディズニーのスプラッシュマウンテンの終わりにある大きなドロップを考えてみてください）。
お気に入りのジェットコースターの背後にある物理学 クレジット：Nicole Mays / Flickr（cc by 2.0）
一部のコースターは90度を超えて落下し、リフトヒルの頂上で内側に曲がります。 Valravn シーダーポイントで。プレイ中の物理学は同じですが、ロードスはこれらの滴が無重力のより鋭い感覚を提供することができると言います。
Six Flags GreatAdventureのKingdaKaやCedarPointのTopThrill Dragsterなどの他のコースターは、ランチャー、流体または空気圧を動力源とするピンボールプランジャー、またはトラックや車に組み込まれた電磁石にエネルギーを蓄えます。ジェットコースターは巨大なリフトヒルを必要とせず（スペースを大幅に節約できます）、さまざまな種類の予想スリルを提供します。大規模な公園ではさまざまなライダー体験が必要であり、ジェットコースターは気分を変えるのに最適な方法ですとロードス氏は言います。
ループ、フリップ、ターン
エンジニアは加速によってスリルを生み出します。基本的には、高度に設計された不自然な方法でライダーの速度を変化させます。コースターのエンジニアは、ニュートンの運動の法則を利用して、ライダーに重力と加速の複合力を感じさせ、刺激的で珍しい体の感触を生み出します。ループ、コルク栓抜き、タイトなターンでライダーを強制します。計算された方法で垂直方向と水平方向にボディ。
なぜループが円形ではなく涙の形をしているのか疑問に思ったことはありませんか？課題は、ループに出入りする遷移を設計することです」とRhoads氏は言います。 「ジャークやむち打ち症につながる可能性のある加速度の変化を引き起こしていないことを確認する必要があります。円を描くように動くものはすべて、求心加速度と呼ばれる別の種類の加速度を経験します。これは、車が速く進むほど、または円が小さくなるほど増加します。円形のループは、求心加速度の突然の追加による衝撃を引き起こします。ティアドロップ形状はその加速を制御し、ループを介してライダーを楽にし、ジャークを防ぎます。
お気に入りのジェットコースターの背後にある物理学 クレジット：ハワードセイヤー/ゲッティイメージズ
そして、いくつかの方法でライダーを混乱させる可能性のあるロールがあります。インラインツイストは、列車をトラックの周りで回転させるロールですが、ハートラインロールは、ライダーを胸の周りで回転させようとします。 ソープパークの巨像 （上記）は、作業中のハートラインロールの最良の例です。90秒のライドは、4回の連続したハートラインロールを含む10回の反転を誇っています。 Rhoads氏によると、複数のロールが次々と連続して表示されるようになるとのことです。これは、見当識障害が非常に大きくなるためです。
木と鋼
木製のコースターはループにうまく対応できないため、スチール製のコースターよりも方向が乱れないことがよくあります。では、なぜ一部のライダーがそれらを好むのですか？人々...期待のように、彼らの厄介さは彼らを少し増幅させます。彼らは構造物が彼らの下を動いているように感じたいと思っている、とロードスは言います。スチールコースターはほぼ正反対です。それは、最新のスポーツカーを運転するのではなく、アンティークの車を運転するようなものです。
お気に入りのジェットコースターの背後にある物理学 クレジット：ゲッティイメージズ経由のロサンゼルスタイムズ
木製のコースターは、重いジェットコースターの列車の力を支えるのに非常に多くの木材を必要とするため、ループやロールがない傾向があります。 山のハデス360オリンパス ウィスコンシン州では、鋼製の足場を備えた木製の線路でのロールをサポートしています。
次世代コースター
人々を上下逆さまに送ることによって、小さなカートで人々を飛び回らせることができる方法は非常にたくさんあります。一部のライドビルダーは、車とは独立して回転するコンパートメントを作成し、トラックに垂直に軸を回転させます。これにより、ループを増やすことなく、フリップを増やすことができます。あなたは本当にこれを見ることができます シックスフラッグスの大冒険でのジョーカー （未満）。
ジェットコースターの経験は、しかし、それらの加速の単なる合計以上のものです。他のビルダーは、ライト、煙を追加し、コースターを地下に送り、頭と足のチョッパー、スリルや恐怖の追加要素を提供する近すぎないバーを追加しています。それが私たちがしばらくたどる軌道だとロードス氏は語った。より大きく、より速くなることは、ずっと長くは不可能です。