坐過山車，理解物理知識
我們都去過遊樂園，對過山車並不陌生。大部分過山車的每個車廂可容納2人、4人或6人、8人，這些車廂利用勾子相互連結起來，就像火車一樣，按照蜿蜒的軌道行駛。由於蜿蜒的軌道，那種驚險、刺激也讓很多人為之興奮、著迷。其實，乘坐過山車不僅能夠讓我們體驗到冒險、刺激的感覺，還可以讓我們更好地理解物理學上的很多原理。
在過山車開始啟動後，把一節節小車廂推到最高點靠的是一個機械裝置提供的動力，但第一次下去之後，就再也沒有任何機械裝置提供動力了。也許你會很好奇，那一節節小車廂是靠什麼來進行下面的運轉呢？實際上，推動一節節小車廂的動力是引力勢能，即引力勢能和動能之間不斷轉化的過程。下面我們就具體來講講，到底是怎麼轉化的。
首先，我們要了解一下什麼是引力勢能？引力勢能通俗來講就是物體所處的位置高度和由引力產生的加速度而擁有的能量。那麼一開始過山車靠著機械裝置提供的動力一點點升高，與此同時，過山車的引力勢能也在一點點增加，當過山車處於最高點時，引力勢能也便達到了最大值。當過山車開始下降時，由於高度的降低，在這一過程中，引力勢能是不斷減少的。根據能量守恆定律，能量既不會消失，也不會產生，它只是從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在這個轉化或者轉移的過程中，其總能量是不變的。在這裡，減少的引力勢能是轉化為動能了。而這個動能便是推動過山車繼續運行的動力。那減少的勢能是全部轉化為動能了嗎？實際上不是的， 過山車的車輪與軌道是有摩擦的，摩擦會產生熱量，而熱能便會損耗一部分動能和勢能。這樣一來，轉化的動能不能推動過山車達到之前的高度了。這也就是為什麼過山車後面的坡度都比最開始的坡度小的原因。
下面我們再來看看過山車帶給我們的刺激是怎麼一回事，體現了什麼樣的物理原理。首先，我們要明白坐過山車最刺激的車廂在最後面。因為引力作用於過山車中部的質量中心，所以最後面一節車廂達到和通過最高點時的速度都比最前面的車廂要快。這樣一來，乘客便會有一種被甩出去的感覺。如果尾部車廂的車輪沒有很牢固地扣在軌道上，那麼很有可能發生事故，即在最後的車廂達到或者通過最高點時就可能脫軌被甩出去。因此，想要更加刺激就坐在過山車最後面。為什麼說最前面的車廂就不是這種情況了呢？因為它的質量中心在它後面，短時間內，它雖然是在下降，但是它要等質量中心越過高點才能被引力推動。
當沿直線軌道行進的過山車突然向上轉彎時，乘客就會有一種被擠壓的感覺。這主要是乘客的慣性速度應該是筆直地向前，但過山車要一直沿軌道行進（不是直的，而是拐彎），使乘客的身體無法按直線運動。
乘坐過山車時的種種體驗跟軌道的路徑還有很大關係，圓形的、橢圓形的、蜿蜒盤曲的，都會給乘客各種不同的刺激體驗。
作者：王懿
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