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过山车的轨道为什么会越坐越矮?
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问题描述:

过山车的轨道为什么会越坐越矮?

孙世魁回答:
  过山车运行中物理学原理   加速度   速率(有方向的速度)的改变称为加速度.一个物体加速,减速,或改变方向,称之为加速度.大部分大型游乐设备包括加速度.当下坡,或急速转弯,设备可能提高速率或加速度.当上坡,或沿直线运动,设备可能减小速率或减速度.当过山车下坡,地心引力使车体运动的速度越来越快,这是加速度.当过山车上坡,车体运动的速度越来越慢,这是减速度.过山车的加速度与车体的质量和推拉的动力有直接的关系.   向心力   当过山车沿着回环运动,向心力发生作用.向心力是物体沿着圆周运动而产生的.例如当你沿着下滑曲线向地面运行,地心引力使过山车沿直线作下滑运动,但是轨道是曲线的,向心力里又使过山车沿曲线运动.乘客在过山车上的感觉是被抛离轨道,但是地心引力又使车体的的确确运行在轨道上作圆周运动,所以指向圆周或曲线内部的动力是必须的.对于指向圆周或曲线内部的动力,称之为向心力.   能量(动能+势能)   能量使物体工作   动能-正被使用的能量,能量产生运动.   势能--被储存的能量,以后再使用   能量的守恒定率:能量可以从一种形式转化为另一种形式,但是不回自动生成和消失.   当马达驱动过山车攀登到达第一个坡度,过山车储存越来越多的势能.当重力牵引过山车沿斜坡下滑,势能又转化为动能.斜坡上离顶部越远,势能转化为动能就越多,乘客能感觉到速度的加快.在斜坡的最底部,速度最快.   当车体攀登第二个山坡,动能又逐渐转化为势能,过山车的速度逐渐减慢.高度越高,意味着动能转化为势能越多.这个动能势能的转化守恒定率,保持过山车沿轨道上下运动.而动能的总量是保持不便,只是重一种形式转化为另一种形式.请注意第一个山坡是过山车的最高点,为什么   然而,一部分的能量转化摩擦力,风阻,车轮的转动和其他一些消耗能量的因素.过山车设计者充分考虑摩擦力在过山车运行中所扮演的角色.因此设计师降低山坡设计的高度,以保证过山车能够完全驶过山坡.   过山车能够运行是因为两个基本点:地球引力和能量守恒.
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