Fisika roller coaster rumit dan sederhana, namun tanpa pengaruh cabang ilmu pengetahuan ini, wahana hiburan menakjubkan ini tidak akan bergerak sedikit pun.
Apa itu Fisika?
Fisika adalah ilmu yang mempelajari materi dan energi serta bagaimana gaya yang berbeda berinteraksi dan mempengaruhi satu sama lain. Dari gravitasi, akselerasi, hingga gesekan, fisika adalah ilmu kunci di balik keberhasilan pengoperasian semua roller coaster. Baik wahana kiddie coaster sederhana atau mesin jeritan yang rumit, semuanya harus mengikuti prinsip fisika yang sama untuk pengoperasian yang aman dan efisien.
Fisika Roller Coaster: Konsep Utama
Premis fisika paling dasar yang mempengaruhi roller coaster adalah pepatah "apa yang naik pasti turun". Namun, proses bagaimana "turun" itu dipelintir menjadi lingkaran, kurva, bukit, dan inversi memerlukan pengetahuan yang lebih khusus. Konsep kunci fisika coaster meliputi:
- Gravitasi: Gravitasi adalah gaya yang menarik semua benda menuju pusat bumi dan merupakan satu-satunya konsep fisika terpenting yang terkait dengan roller coaster. Intinya, ketika roller coaster terlepas dari gaya angkat atau penggerak rantai awal, gravitasi memastikan bahwa roller coaster menyelesaikan jalurnya di sepanjang lintasan. Gravitasi juga dirasakan oleh pengendara dalam hal kekuatan positif dan negatif yang tampaknya mendorong pengendara lebih dalam ke tempat duduknya atau menariknya keluar dari tempat duduknya, sebuah sensasi mengasyikkan yang disukai banyak pencari sensasi.
- Energi Potensial dan Energi Kinetik: Kedua konsep terkait ini mengatur perubahan kecepatan dan ketinggian coaster. Sederhananya, semakin tinggi suatu benda dari permukaan tanah, semakin besar pula energi potensial yang dimilikinya – yaitu potensi bertambah cepat ketika jatuh. Ketika jatuh ke tanah, energi potensial tersebut berubah menjadi energi kinetik, atau energi gerak. Jumlah kedua jenis energi tersebut adalah konstan, namun roller coaster harus menjaga keseimbangan energi potensial dan energi kinetik yang memadai untuk menghasilkan perjalanan yang mendebarkan.
- Akselerasi: Sering disalahartikan sebagai kecepatan, akselerasi sebenarnya adalah perubahan kecepatan - yang bisa berupa perubahan kecepatan atau arah. Oleh karena itu, roller coaster melaju melewati putaran dan tikungan meskipun kecepatannya tetap konstan.
- Gesekan: Rumus dan perhitungan fisika harus menyertakan gesekan sebagai faktor kunci roller coaster, karena gesekan adalah gaya yang dapat memperlambat perjalanan secara signifikan. Kontak antara kereta dan udara serta antara roda dan rel semuanya menimbulkan gesekan dalam perjalanan.
Konsep Fisika Tambahan
Selain prinsip-prinsip utama fisika roller coaster, konsep fisika lainnya juga memengaruhi cara kerja roller coaster dan sama pentingnya untuk perjalanan yang aman dan menyenangkan.
- Tekanan: Banyak sistem pengereman roller coaster dioperasikan dengan tekanan udara, dan tekanan tersebut harus cukup untuk menghentikan kereta kosong dan bermuatan tanpa melukai penumpang atau memberikan terlalu banyak tekanan pada kereta. struktur perjalanan.
- Optik: Sensor optik membantu sistem komputer mengontrol lokasi kendaraan dan cara pengoperasiannya.
- Magnet: Banyak wahana berteknologi tinggi menggunakan elektromagnet baik sebagai bentuk penggerak atau pengereman, dan magnet harus diatur waktunya dan dikalibrasi dengan tepat untuk pengoperasian yang aman.
- Listrik: Listrik yang memadai sangat penting untuk roller coaster, mulai dari menjalankan wahana hingga menyalakan lampu yang menghiasinya.
Lebih Banyak Kebutuhan Sains
Fisika bukan satu-satunya ilmu pengetahuan yang diperlukan untuk menjalankan roller coaster yang lancar dan menarik. Saat wahana dirancang, insinyur dan petugas taman juga harus mempertimbangkan:
- Biologi: Pengaruh tekanan dalam perjalanan terhadap pengendara merupakan faktor utama yang menentukan apakah perjalanan itu menyenangkan atau menyakitkan. Kendaraan yang dirancang dengan buruk bahkan dapat menyebabkan mati lampu, sakit kepala, dan cedera lainnya.
- Geologi: Roller coaster baja modern berbobot ratusan ton, dan pemahaman mendalam tentang geologi taman ini diperlukan untuk menempatkan roller coaster pada permukaan yang stabil dan mendukung. Cedar Point adalah contoh taman yang harus memberi perhatian khusus pada hal ini, karena tujuh belas roller coasternya terletak di sepanjang tepi danau dan di sekitar laguna berawa.
- Klimatologi: Iklim di mana kendaraan dibangun dapat sangat mempengaruhi jenis bahan yang digunakan untuk konstruksinya.
- Psikologi: Bagaimana sebuah wahana diberi nama, didekorasi, dan dipromosikan memerlukan pemahaman psikologi yang mendetail untuk menarik pengendara.
Belajar Fisika dengan Roller Coaster
Karena begitu banyak konsep ilmiah yang digunakan untuk merancang, membangun, dan mengoperasikan roller coaster, banyak taman hiburan mengadakan acara Hari Fisika dan mengundang sekolah-sekolah setempat untuk menguji pengetahuan mereka melalui wahana taman. Guru fisika mungkin mengharuskan siswanya mengukur kecepatan, sudut, kecepatan, percepatan, dan fakta roller coaster lainnya untuk menjawab pertanyaan, sementara beberapa taman menawarkan kompetisi bagi calon insinyur roller coaster untuk merancang wahana mereka sendiri dan membuat model. Ini bisa menjadi acara yang menyenangkan dan mendidik bagi siswa fisika dari tingkat sekolah dasar hingga perguruan tinggi.
Sumber Daya Tambahan
Tertarik mempelajari lebih lanjut tentang fisika roller coaster? Cobalah Funderstanding Roller Coaster online, di mana Anda dapat menyesuaikan ukuran bukit, putaran vertikal, gaya gesekan dan gravitasi, massa kereta api, dan faktor lainnya untuk melihat penerapan konsep fisika.
