过山车的原理是什么？

过山车是一种令人兴奋的娱乐工具。那种快速的，有惊无险的快感让很多人着迷。如果你对物理感兴趣。那么在坐过山车的过程中，不仅可以体验冒险的快感，还有助于理解力学规律。事实上，过山车的运动包含了许多物理原理，人们在设计过山车时也巧妙地运用了这些原理。如果能体验到能量守恒、加速度和力交织产生的效果，那就太美妙了。这次处理物理不用动脑筋了。收紧腹肌，保护好肚子就行了。当然，如果受到身体条件和心理承受能力的限制，是无法体会过山车带来的感受的。你不妨去袖手旁观，仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。

这篇文章会提前给你一些基础知识，相信对你以后的观察会有帮助。

实施之初，过山车的小火车被一个机械装置的推力推到最高点，但第一次下降后，就没有装置为其提供动力了。事实上，从现在开始，驱动它沿着轨道运行的唯一“引擎”将是引力热能，这是一个从引力热能到动能，从动能到引力势能的持续转化过程。

第一种能量，即引力热能，是物体因其位置而拥有的能量，它来源于重力引起的高度和加速度。对于过山车来说，它的热能在最高点的时候，也就是爬到山顶的时候达到最大。过山车开始下降时，其势能不断减小(因为高度降低)，但不会消失，而是转化为动能，即运动能。但是，在能量转换的过程中，由于过山车的轮子与轨道之间的摩擦而产生热量，从而损失了少量的机械能(动能和势能)。这也是为什么设计中后续山丘丘比特开始时山丘高度所需的机械能。

过山车的最后一节车厢，是过山车送给勇敢乘客的最激动人心的礼物。事实很丰富，在过山车的后车厢，坠落的感觉最强烈。因为最后一节车厢通过最高点的速度比过山车头部的车厢快，这是因为重力作用在过山车中间的质心上。这样，坐在最后一节车厢的人就能很快到达并越过最高点，从而产生一种被甩出去的感觉，因为质心在向下加速，后车厢的车轮牢牢地扣在轨道上，否则车厢可能会在到达顶峰时脱轨被甩出去。

车头的车情况就不一样了。它的质心在“后面”。短时间内，虽然处于下降状态，但要“等待”质心越过高点，受到重力推动。

当我们到达“疯狂圈”时，沿着直线轨道行驶的过山车突然向上翻转。这时候乘客会有一种被压到轨道上的感觉，因为此时会产生一种明显的离心力。事实上，由于轨道和过山车的相互作用，圆形轨道上存在向心力。这个圆形轨道略呈椭圆形，是为了“平衡”重力的制动作用。当过山车到达圆形轨道的最高点时，其实会减速，但如果弯曲的程度较小，这种现象会减弱。一旦过山车完成了它的旅程，机械制动装置将非常安全地停止过山车。减速速度由气缸控制。