坐過山車為什么不會掉下來

當我們坐在游樂場的過山車上時，它會帶著我們在軌道上劃出一道又一道美麗的弧線。坐過山車為什么不會掉下來?其實這里面蘊含了豐富的力學知識。

坐過山車為什么不會掉下來?

當過山車開始慢慢跑起來的時候，我們會發現車子要經歷一個長長的水平軌道。在這個軌道上，我們的速度在不斷地加快，最后才會進入弧形軌道。

簡單地說，水平軌道的作用是用來增加我們的速度。你可不要小看這個加速的過程，如果過山車在進入弧形軌道之前的速度不夠大，那么在軌道上很可能出現危險

當過山車在軌道上劃出一個又一個大圓圈的時候，乘客之所以既不會從車上掉下來也不會被甩出去，是因為我們的身體會受到重力和軌道給我們的支持力。而這兩種力在指向圓心的方向上合成了一種力，正是這種力帶著我們繞軌道旋轉。我們給這種力起了一個名字，叫作向心力。

所有做曲線運動的物體，都會受到向心力的作用。

我們可以用繩子系上一個小球，用力轉動繩子，使小球在豎直平面上劃圓圈。當我們用力不夠大的時候，繩子會松弛，小球就會落下來。

這是因為，小球轉動的速度太小，導致向心力太大，這種現象叫做向心運動

坐過山車為什么不會掉下來的原因：具有向心力。

對于在做圓周運動的物體，向心力是一種拉力，其方向隨著物體在圓周軌道上的運動而不停改變。此拉力沿著圓周半徑指向圓周的中心。

它不是具有確定性質的某種類型的力。相反，任何性質的力都可以作為向心力。實際上它可是某種性質的一個力，或某個力的分力，還可以是幾個不同性質的力沿著半徑指向圓心的合外力。

坐過山車為什么不會掉下來?拓展知識

在施行剛剛開始時，過山車的小列車是依靠一個機械裝置的推力推上最高點的，但在第一次下行后，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”將是引力熱能，即由引力熱能轉化為動能、又由動能轉化為引力勢能這樣一種不斷轉化的過程構成的。

第一種能，即引力熱能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，是由于它的高度和由引力產生的加速度而來的。對過山車來說，它的熱能在處于最高點時達到了最大值，也就是當它爬升到“山丘”的頂峰時最大。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)，但它不會消失，而是轉化成了動能，也就是運動能。不過，在能量的轉化過程中，由于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)。這就是為什么在設計中隨后的小山丘比開始時的小山丘那樣的高度所需要的機械能了。

過山車最后一節小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實豐，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最后一節車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于引力作用于過山車中部的質量中心的緣故。這樣，乘坐在最后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下，尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達頂峰附近時，小車廂就可能脫軌甩出去。

車頭部的車廂情況就不同了，它的質量中心在“身后”，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引力推動。

到達“瘋狂之圈”時，沿直線軌道行進的過山車突然向上轉彎。這時，乘客就會有一種被壓到軌道上的感覺，因為這時產生了一種表觀的離心力。事實上，在環形軌道上由于鐵軌與過山車相互作用產生了一種向心力。這種環形軌道是略帶橢圓形的，目的是為了“平衡”引力的制動效應。當過山車達到圓形軌道的最高點時，事實上它會慢下來，但如果彎曲的程度較小時，這種現象會減弱。一旦過山車走完了它的行程，機械制動裝置就會非常安全地使過山車停下來。減速的快慢是由氣缸來控制的。