過山車的機械原理是什麼

❶ 過山車的物理原理都有什麼

過山車運行中物理學原理

加速度
速率 (有方向的速度) 的改變稱為加速度。 一個物體加速，減速，或改變方向, 稱之為加速度。 大部分大型游樂設備包括加速度。 當下坡，或急速轉彎, 設備可能提高速率或加速度。 當上坡，或沿直線運動, 設備可能減小速率或減速度。 當過山車下坡，地心引力使車體運動的速度越來越快, 這是加速度。 當過山車上坡，車體運動的速度越來越慢, 這是減速度。 過山車的加速度與車體的質量和推拉的動力有直接的關系。
向心力
當過山車沿著回環運動, 向心力發生作用。向心力是物體沿著圓周運動而產生的. 例如當你沿著下滑曲線向地面運行, 地心引力使過山車沿直線作下滑運動,但是軌道是曲線的,向心力里又使過山車沿曲線運動. 乘客在過山車上的感覺是被拋離軌道, 但是地心引力又使車體的的確確運行在軌道上作圓周運動,所以指向圓周或曲線內部的動力是必須的。 對於指向圓周或曲線內部的動力, 稱之為向心力。

能量(動能+勢能)
能量使物體工作
動能- 正被使用的能量, 能量產生運動。
勢能--被儲存的能量, 以後再使用
能量的守恆定率： 能量可以從一種形式轉化為另一種形式,但是不回自動生成和消失。

當馬達驅動過山車攀登到達第一個坡度, 過山車儲存越來越多的勢能。 當重力牽引過山車沿斜坡下滑, 勢能又轉化為動能。 斜坡上離頂部越遠，勢能轉化為動能就越多, 乘客能感覺到速度的加快。 在斜坡的最底部, 速度最快。

當車體攀登第二個山坡，動能又逐漸轉化為勢能, 過山車的速度逐漸減慢。 高度越高,意味著動能轉化為勢能越多。 這個動能勢能的轉化守恆定率,保持過山車沿軌道上下運動。 而動能的總量是保持不便,只是重一種形式轉化為另一種形式。 請注意第一個山坡是過山車的最高點,為什麼?

然而，一部分的能量轉化摩擦力，風阻,車輪的轉動和其他一些消耗能量的因素。過山車設計者充分考慮摩擦力在過山車運行中所扮演的角色。 因此設計師降低山坡設計的高度, 以保證過山車能夠完全駛過山坡。

過山車能夠運行是因為兩個基本點: 地球引力和能量守恆。

作用力
作用力的表現形式是推或拉。 平衡的作用力表現為物體在受到幾個力作用時,物體保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。 非平衡力表現為物體在受到幾個力作用時,物體保持非靜止狀態或變速直線運動狀態
牛頓第一和第二定律定律特別符合過山車的工作原理，它們聯繫到重力和加速度。過山車從山坡的頂端是一系列復雜的傾斜的下降運動；但又是一個簡單的力學原理。

我們以G作為過山車所受到的重力。 1G是坐在靜止過山車的乘客，或在地球任何地方所受到的重力。

摩擦力
兩個互相接觸的物體, 當它們發生相對運動時,就會在接觸面上產生一種阻礙相對運動的力, 這種力就叫摩擦力.
摩擦力產生的條件是兩物體相互接觸, 且接觸面粗糙, 有相互擠壓; 兩物體之間要發生或已經發生相對運動.
摩擦力阻礙物體相對運動或相對運動的趨勢, 因此摩擦里的方向與物體相對運動或相對運動的趨勢相反。

所以在物體的運動中,一部分動能轉化為摩擦力。 過山車的設計者一定要知道摩擦力在車體運動中所起的作用。 設計者可以用摩擦力以降低過山車行進中的速度和到站後的安全停止。

重力
由於地球的吸引里而使物體受到的力叫作重力.

對過山車最為重要和具有影響的是地球引力。 地球引力使物體從一個點往另外一點運動。由於重力引起的加速或減速依據軌道傾斜的角度;坡度越陡, 加速或減速就越明顯。

重力加速度
描述壓力的通常單位是 g。 一個 g 等同與地球引力。 太空梭起飛時，宇航員承受是 3 g 的壓力,既三倍於地球引力。

斜坡 #1
在設計斜坡#1 時, 請考慮以下的問題:
斜坡有沒有足夠的高度,以提供過山車有足夠的動力使過山車通過斜坡#2 和回環。
如果過山車的速度過快，當過山車通過斜坡頂部時，會發生什麼情況, 為什麼？
地球引力的變化對於過山車上下山坡和穿過回環, 會產生什麼樣的影響。
你能不能改變地球的引力？

斜坡#2
為什麼斜坡#2的高度決定過山車能否穿過回環?
什麼樣斜坡的高度設計使過山車能通過回環,而又不墜毀？
摩擦力的設計是不是影響過山車能否順利通過斜坡#2 和饒過回環的因素？

重力是如何影響車廂在軌道上行進的？

慣性
一個靜止的物體，如過山車，沒有外力的推拉, 它是不會運動的。 物體質量越大, 慣性越大。
如果沒有外力使過山車加速或減速, 行進中的過山車會按原來的方向繼續運動。 運行過山車的阻力改變它的速率是慣性的另一例子。
對於回環設計和，必須決定回環的大小尺度。 驚險的過山車通常會有回環或螺旋設計。 你驚險的經歷不僅僅是飛快的速度，巨大的落差, 也包括令人難忘的上上下下的翻滾。

如果你細看過山車回還的曲線，你所見到的不是圓, 而是淚狀物。這個形狀稱作橢圓形回環. 這個稱謂早在 18 世紀瑞士天才數學家雷納 就曾提出。只是最近過山車設計工程師意識到這是一個完美的翻轉形狀。

質量
質量是物體所含物質的多少。

動量
物體的動量是質量乘以速率。如果質量或速率很大, 物體的動量也很大。 物體的動量越大,使物體停下來或改變物體的運動方向就越困難。

牛頓的運動三定律
牛頓是經典力學理論的集大成者。他系統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作，得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。
1643年1月4日，在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭里，牛頓誕生了。在牛頓以前，天文學是最顯赫的學科。但是為什麼行星一定按照一定規律圍繞太陽運行？天文學家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發現說明，天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規律-- 力學規律的支配。

早在牛頓發現萬有引力定律以前，已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到，要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用，他認為這種力類似磁力，就像磁石吸鐵一樣。1659年，惠更斯從研究擺的運動中發現，保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認為是引力，並且試圖推到引力和距離的關系。

牛頓自己回憶，1666年前後，他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是：在假期里，牛頓常常在花園里小坐片刻。有一次，象以往屢次發生的那樣，一個蘋果從樹上掉了下來……一個蘋果的偶然落地，卻是人類思想史的一個轉折點，它使那個坐在花園里的人的頭腦開了竅，引起他的沉思：究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢？牛頓思索著，終於，他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。

1686年底，牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。 牛頓在這部書中，從力學的基本概念(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發，運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具，不但從數學上論證了萬有引力定律，而且把經典力學確立為完整而嚴密的體系，把天體力學和地面上的物體力學統一起來，實現了物理學史上第一次大的綜合。

牛頓定律
牛頓是十七的世紀最有影響的科學家之一。牛頓三定律 解釋運動物體的各方面, 對於建造過山車也是很有幫助的 。

1、第一定律（物體在沒有外力作用的情況下會保持原有的狀態）；

2、第二定律（F=ma ，物體的加速度，與施加在該物體上的外力成正比）；

3、第三定律（作用力與反作用力大小相等，方向相反）；

1. 牛頓第一定律（慣性定律）
一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。
物體沒有受外力作用時保持靜止或勻速運動
物體在受到平衡力作用時保持靜止或勻速運動
物體在受任意力作用時作變速運動。

2 物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質量成反比。這就是牛頓第二定律。
加速度和力都是矢量，它們都是有方向的。牛頓第二定律不但確定了加速度和力的大小關系，還確定了它們的方向之間的關系，加速度的方向跟引起這個加速度的力方向相同。

3.第三定律
兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，並且作用在同一直線上
F1 ＝－ F2
①力的作用是相互的同時出現，同時消失。。
②相互作用力一定是相同性質的力
③作用力和反作用力作用在兩個物體上，產生的作用不能相互抵消。
④作用力也可以叫做反作用力，只是選擇的參照物不同
⑤作用力和反作用力因為作用點不在同一個物體上，所以不能求合力

速度/速率
速度是距離除以時間或物體運動的比率。 對於過山車的建立，正確的理解速度, 速率和加速度都是極為重要的三個方面。 過山車必須兼顧安全和驚險，安全是過山車建造的第一要素，毫無疑問，乘客在過山車的乘坐中,必須是絕對安全的。 但速度和加速度的驚險度是過山車成功的重要因素, 這關於速度的控制。 所以包括山坡，直線，曲線，俯沖，回環和剎車系統等都是經過科學的論證和設計的，還包括材質,結構的設計都是安全基礎上再生產設計的。 科學的理論基礎是過山車生產設計的核心。
速率。
速率是物體在某個方向上的速度。 當方向改變,速率也隨之改變。過山車可以保持固定的速度，但是隨著方向的變化, 速率始終是不斷的發生變化。速率越快,過山車運行的速度也就越快。 通常速度可以用來代替速率，但是, 速率是有方向意義上的速度。 例如向西 100 公里/ 小時，是速率, 向西是指以 100 公里/ 小時行進的。

失重
有兩種失重的經歷: (1)足夠快的速度離開地球到足夠高的距離使所受重力近於零 ( 重力可以作用與無限距離,人永遠不可能脫離)。(2) 下落的速度和和重力加速度是一樣的。 即在地球上的加速度是以 9.8 米/ 秒豎直向下行進。 要使人有重量,人必須感覺到來自地面的重力反作用力。
一些游樂設備在行進中，提供了 9.8 米/秒的下落速度,使人產生失重的感覺。

重量
重量是地球引力作用於物體而產生的壓力。
重量作用於地球引力。 在月球上的引力是地球上的 1/6. 所以，在月球上,相應物體的重量只有地球上的 1/6

做功工作力
做功是指你用了多少拉力或推力, 使過山車在行進某一段距離。如果你僅僅是握著一個盒子, 就沒有作功於盒子。如果你拖拽盒子, 就在做功了。過山車通過馬達作用於鏈條, 使過山車沿著軌道行進而產生的.。作功克服重力而提升過山車到達某個高度。過山車越重, 則需要作越多的功。山坡的高度越高, 同樣需要作越多的功。重力使過山車下降, 其實也在作功。

正數值和負數值的地球引力
重力並不是地球引力. 重力只是地球引力的一部分. 在 1G, 是地球拉你向它中心點所受的力.
第三定律告訴我們兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，並且作用在同一直線上。你的體重使座位的表面受到壓力，但你又受到來自座位表面的反作用力，所以你可以相對座位靜止地坐著。在自由落體, 座位不再支持你, 沒有來自座位表面的反作用作用你身上，所以你感覺下落.座位沒有作用於你, 你所經驗的是0 G.

你能也經驗G力量大於1. 這一般發生在落體的底部. 在這種情況下, 你感覺自己被推向座位, 但實際情況是座位把你向上推.

假設小山的頂部比拋物線更為小的角度。列車固定在軌道上,沿軌道行進; 然而乘客按拋物線的軌跡行進, 所以將會離開座位.. 如果長久的保持這種狀況, 乘客最終會碰上安全欄桿, 而安全桿會有一個向下的作用力,使乘客座保持在位置上. 這就是負數G值,在過山車的設計中十分的明顯。

近來, 線性地球引力更多的在過山設計中得以運用.刺激的加速經歷使之運用的頗為廣泛。線性地球引力表現為過山車加速向前運動, 正數G值的增加. 隨同發生的是乘客的慣性, 身體的重心被你遺留在後面, 這也正是驚險的原因.

地球側引
如果過山車按曲線運動行進, 但車體的運動趨勢是沿直線運動的. 軌道會有一個側面的力作用於車體, 使之沿軌道行進. 同樣的, 車體作用力於乘客. 當乘客按慣性向前運動,他們受到車體的作用力. 雖然他們感覺到曲線外面的壓力(通常指的是地心引力), 沿著乘客轉向的方向.幾個因素同時影響側部的地球引力大小: 火車的速度, 曲線的弧度, 和曲線的數量.

曲線
如果軌道的傾斜是向內的, 那麼車體也會向內傾斜, 車體的地面會對乘客產生作用力, 而不是側面.
所以一些G 值表現為正數.

通常,更大的曲線的轉彎, 較少側部力量和更多的正數的G 值.

反轉
反轉在回環軌道中, 作用力和轉彎相似, 因為車體趨向於直線行使, 但是軌道是固定設計好的. 因此, 在回環中, 正G值產生.
由於正G值意味著座位反作用於乘客的身體, 使你在過山車乘坐中有脫離車體的感覺.

❷ 過山車的原理是什麼

原理：重力勢能與動能的轉化。

分析：

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。對過山車來說，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）。這就是為什麼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里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，否則在到達頂峰附近時，小車廂就可能脫軌飛出去。

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，當列車接近回環時，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。

於是重力推著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。

當列車沿著回環移動時，作用在乘客身上的合力在不斷地變化。在回環的最底部，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。

當一路沖上回環時，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。

在回環的頂部，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，在回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。等列車駛出回環，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。在幾秒鍾內，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，在回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。當列車進入回環時，它擁有最大的動能，也就是說，它以最快的速度移動。

在回環的頂部，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，也就是說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回環。在這種設計中，一路上的彎道角度是一個常數。

為了在回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回環（如此可使列車在回環頂部仍能快速行進）。更快的速度意味著乘客在進入回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。回環頂部的彎道角度比回環側面更急促。

這樣可以讓列車以足夠快的速度穿過回環，使之在回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。

(2)過山車的機械原理是什麼擴展閱讀：

過山車分類：

1，木質過山車：木製過山車的軌道類似於傳統的火車鐵軌。過山車的金屬輪子在平坦的金屬條上滾動，每根金屬條的寬度為10至15厘米。這種金屬條是用螺釘固定在運行軌道上的，運行軌道用膠合木板製成，十分堅固。軌道則多以陡坡和側旋為主，鮮見翻轉。

2，扭轉過山車：一種坐下式的的過山車， 一般佔地較小，擁有多種不同軌道，極為彎曲。著名的B&M公司則以該種過山車而聞名世界。

3，站立式扭轉過山車：乘客採用站立方式乘坐的過山車，全身都能感受到翻滾時血液在體內的涌動。

4，超級扭轉過山車（又稱MEGA過山車）：雖然叫「扭轉過山車」 但它卻沒有翻轉，僅保留了一些山坡。使乘坐者能感受到強烈的失重。佔地一般較大，造價昂貴，可以算是木質過山車的鋼鐵升級版。

5，發射過山車（其中高度超過120米的又稱等級過山車）：一般有極高的高坡 用水壓動力輪或者LIM驅動過山車沖上大約100米的高坡或者其他軌道元素，該種過山車目前保持著全球最高過山車的桂冠。

6，飛天滑板：一種沖浪板形的過山車，用LIM驅動，在U形的軌道上來回穿梭。

7，球體過山車：一種座位在車的兩邊，並可自由旋轉的過山車。軌道長度一般不超過200米。

8，兒童（迷你、家庭）過山車：一種落差，坡度，速度都不是很大的過山車，佔地較小，適合兒童乘坐。

9，水上過山車：一種能濺起極高的，無法抵擋的水花的過山車，一般整個過山車建築都建造在水池中，並且長度不長。

10，垂直下墜過山車、跌落式過山車：帶有超寬的車廂，一般一排8到10人，有90度的垂直下墜，而且通常在下墜之前有一個帶鏈條的間隔剎車（臨近90度斜坡前有短暫的停止，然後突然向下沖。）

11，螺旋過山車：一種坐下式的過山車，特點是有開塞鑽式的螺旋。

12，摩托過山車：車廂做成馬形或摩托車形，讓你體驗高速騎行樂趣的過山車。

13，塔樓過山車：一種垂直提升的過山車，提升到頂部時立刻轉向地面並釋放，通常俯沖角會大於90度，車廂較小，扭轉更快，是一種非常刺激的過山車。

14，多次元（4D）過山車：一種科技含量極高的過山車 ，座位懸掛在主車廂外側，並可以隨軌道的設計單獨翻轉，再加上主車廂隨軌道的翻轉，給人一種不同的乘坐體驗。 4D過山車全球僅有3套，一套在美國的六旗魔術山，另一套在日本的富士急樂園，第三套中國常州的中華恐龍園內。

15，寬翼過山車：一種座位在主車體兩邊的過山車，乘客們會體驗到上下無軌道遮擋的凌空飛行感覺，與4D過山車不同，寬翼過山車的座位不會進行單獨翻轉。

中國目前已有三台已開放和四台建造中的寬翼過山車（三台已開放的寬翼過山車分別位於珠海長隆海洋王國，重慶歡樂谷以及七彩雲南歡樂世界）。

16，X-car 過山車：一種對人束縛極少的過山車，此種過山車僅僅採用體育場風格的敞開式座位，安全裝置僅壓緊腰部使其無法動彈。除此之外乘坐者的其他身體部位全部自由，給人一種開放的乘坐感覺。

17，翻轉脈沖過山車：用LIM驅動 在兩個垂直軌道之間來回穿梭。

18，翻轉過山車:循環式軌道，多次翻轉，這種車懸在軌道下方，無地板，乘坐時腳懸空，讓乘客感覺像乘坐坐急速扭轉的戰斗機一般。

19，飛行過山車：B&M的招牌過山車之一，人們趴著乘坐此種過山車，並可以自由張開雙臂，就像飛行的鳥一樣。

20，懸掛搖擺過山車：一種轉彎的時候會自行產生離心運動，車廂可自由擺動的過山車。

21，VR過山車：一種虛擬現實的過山車體驗，不局限於過山車的室外場地景色。

❸ 過山車的原理是什麼

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著迷。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。

本文將先期給予你一些基本知識，相信對你日後的觀察會有所幫助。

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，是由於它的高度和由引力產生的加速度而來的。對過山車來說，它的熱能在處於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）。這就是為什麼在設計中隨後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。

過山車最後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，這是由於引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，在環形軌道上由於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。

❹ 如何理解過山車的機械能守恆原理

科學中的美和美的科學」，早期屬於自然哲學，自古希臘人開始研究，至今約有2500年。古希臘人喜歡抽象研究。抽象研究又分為邏輯推理研究和形象推理研究，後者所用的工具有直尺和圓規。代數和平面幾何為兩者的典型代表。
曾提出這樣一個問題：「一根棍從哪裡分割最為美妙？」答案是：「前半段與後半段之比應等於後半段與全長之比」。設全長為1，後半段為x，此式即成為(1-x):x=x:1，也就是X2+X-1=0。其解為：。棍內分割只能取正值，此值就是著名的黃金分割比值G, G=0.618033988≈0.618。而且G(1+G)=1，即G和(1+G)互為倒數。

❺ 過山車的動力是什麼

過山車的動力是系統的推動力。把過山車推到最高點後，過山車就依靠自己的勢能轉化成動能運動了。

❻ 求問過山車的原理是什麼

過山車運行中物理學原理加速度速率(有方向的速度) 的改變稱為加速度.一個物體加速,減速,或改變方向,稱之為加速度.大部分大型游樂設備包括加速度.當下坡,或急速轉彎,設備可能提高速率或加速度.當上坡,或沿直線運動,設備可能減小速率或減速度.當過山車下坡,地心引力使車體運動的速度越來越快,這是加速度.當過山車上坡,車體運動的速度越來越慢,這是減速度.過山車的加速度與車體的質量和推拉的動力有直接的關系.
向心力當過山車沿著回環運動,向心力發生作用.向心力是物體沿著圓周運動而產生的.例如當你沿著下滑曲線向地面運行,地心引力使過山車沿直線作下滑運動,但是軌道是曲線的,向心力里又使過山車沿曲線運動.乘客在過山車上的感覺是被拋離軌道,但是地心引力又使車體的的確確運行在軌道上作圓周運動,所以指向圓周或曲線內部的動力是必須的.對於指向圓周或曲線內部的動力,稱之為向心力.
能量(動能+勢能)
能量使物體工作
動能- 正被使用的能量,能量產生運動.
勢能--被儲存的能量,以後再使用
能量的守恆定率：能量可以從一種形式轉化為另一種形式,但是不回自動生成和消失.
當馬達驅動過山車攀登到達第一個坡度,過山車儲存越來越多的勢能.當重力牽引過山車沿斜坡下滑,勢能又轉化為動能.斜坡上離頂部越遠,勢能轉化為動能就越多,乘客能感覺到速度的加快.在斜坡的最底部,速度最快.
然而,一部分的能量轉化摩擦力,風阻,車輪的轉動和其他一些消耗能量的因素.過山車設計者充分考慮摩擦力在過山車運行中所扮演的角色.因此設計師降低山坡設計的高度,以保證過山車能夠完全駛過山坡.

❼ 過山車的構造和原理是什麼

過山車構造：

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人或6人8人，這些車廂利用鉤子相互聯結起來，就像火車一樣。

過山車原理：

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。

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。

過山車軌道

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❽ 游樂園設人力腳蹬過山車，過山車的工作原理是什麼

過山車（Roller coaster，或又稱為雲霄飛車），是一種機動游樂設施，常見於游樂園和主題樂園中。

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。

美國發明家、商人拉馬庫斯·阿德納·湯普森是第一個注冊過山車相關專利技術的人，並曾製造過數10個過山車設施，因此被譽稱為“重力之父”。

站立式扭轉過山車：乘客採用站立方式乘坐的過山車，全身都能感受到翻滾時血液在體內的涌動。

扭轉過山車：雖然叫“扭轉過山車” 但它卻沒有翻轉，僅保留了一些山坡。

使乘坐者能感受到強烈的失重。佔地一般較大，造價昂貴，可以算是木質過山車的鋼鐵升級版。

發射過山車：一般有極高的高坡 用水壓動力輪或者LIM驅動過山車沖上大約100米的高坡或者其他軌道元素，該種過山車目前保持著全球最高過山車的桂冠。

❾ 過山車原理是什麼

過山車開始運行時，會藉助機械裝置所具有的推力來達到軌道的最高處。接著過山車所處在的位置就會產生引力熱能，引力熱能可以轉化為動能提供給過山車下降的動力，過山車可以藉助著這些動力來在軌道中不停地進行運轉。

過山車的不同種類：

球體過山車：座位在車的兩邊，可以自由旋轉的過山車。

和緩過山車：落差，坡度，速度較緩的過山車，佔地小 。

大水管：能濺起極高的，無法抵擋的水花的過山車，一般整個過山車建築建造在水池中，長度不長。

跳水機器（又稱垂直下墜過山車、跌落式過山車）：帶有寬車廂，90度的垂直下墜，通常在下墜前有間隔剎車。

螺旋過山車：坐下式的過山車，有開塞鑽式的螺旋。

騎行過山車：車廂做成馬形或摩托車形的過山車。

塔樓過山車：垂直提升的過山車，提升到頂部時立刻轉向地面釋放，俯沖角大於90度，扭轉快，是一種非常刺激的過山車。

以上內容參考：網路 - 過山車(游樂設施)

❿ 過山車運動包含的原理是什麼

過山車是公園里人人喜歡玩的游樂項目，那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。那為什麼過山車在運行過程中，即使倒掛在軌道上也不會掉下來呢？因為過山車的運動包含了許多物理原理，人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理，其中最重要的就是引力。

坐在過山車最後一節車廂里的遊客在參加這一項目時將獲得「最為刺激的一份禮物」——事實上，體驗過山車下降的感受在其尾部最為強烈，因為當過山車從軌道上俯沖下來時，車尾通過最高點的速度比車頭要快，這是由於引力作用是作用於過山車中部的，這樣，坐在最後一節車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點，從而產生一種好像被拋出車外的感覺。