Pourquoi les boucles des montagnes russes ne sont-elles pas exactement circulaires?
Si vous êtes un fan des manèges typiques des montagnes russes, vous avez probablement remarqué que les boucles de ces jouets ne sont pas exactement rondes, car dans certains cas, elles ont une forme plus ovale. Ils ressemblent plus à des gouttes inversées qu'aux cercles eux-mêmes. Pour comprendre pourquoi ils ont ce format, il est nécessaire de récupérer une partie des connaissances de la physique dans les écoles secondaires.
Tout d'abord, vous devez comprendre le fonctionnement des boucles. Comment les chariots ne tombent-ils pas quand les pistes s'inversent? Cela n’est pas dû à la force centrifuge qui agit sur les chariots et les tire constamment sur les voies elles-mêmes, d’autant plus qu’elles tournent à grande vitesse. Des résultats similaires ne seraient pas obtenus si les chariots se déplaçaient lentement.
La vitesse plus lente que peuvent parcourir les montagnes russes dépend uniquement de la force centrifuge créée par la gravité. Dans tous les cas, les voitures risquent de ne pas tomber des boucles car elles sont attachées en permanence aux voies - et vous aurez également un équipement de sécurité, qui stagnerait alors avec tous les passagers bloqués. Sachant cela, revenons au point central de la discussion: pourquoi les boucles ne sont-elles pas 100% circulaires? Expliquons de manière simplifiée.
Les montagnes russes ne sont généralement pas des véhicules pouvant se déplacer de manière autonome. Au début des sorties, ils sont automatiquement poussés dans des directions raides, puis utilisent l'énergie de la gravitation pour faire avancer les rails jusqu'au bout. Si les boucles étaient constituées d'arcs circulaires parfaits, les chariots devraient commencer leur départ avec suffisamment d'énergie cinétique pour franchir les obstacles. Mais même dans ce cas, la vitesse ne serait pas assez sûre pour les gens, alors ils ne marcheraient que sur les pistes.
Au sommet de la boucle, nous pouvons dire que l'accélération centripète est fournie par la gravité. Quand ils seront là, les gens se sentiront plus légers. Lorsque le chariot atteint la position 9 heures, la force naturelle et l’impulsion s’y ajoutent en raison de la gravité, ce qui entraîne son abaissement. Toute cette force peut avoir un impact important sur tout le monde, provoquer des vertiges, des vomissements ou des évanouissements - ce qui n'est pas l'objectif de la course (même si cela arrive occasionnellement) et peut être ressentie plus fortement si les boucles étaient à 100% circulaire.
Pour minimiser ces effets (et essayer de les rendre inexistants), les boucles sont légèrement étirées comme s'il s'agissait de gouttes inversées, afin d'éviter l'impact de la descente des chariots (et de mieux utiliser la force centrifuge) et de faciliter leur élan lors de leur montée. . Lorsque les voitures montent, elles ralentissent, car elles changent de type de source d’énergie, ce qui est avantageusement utilisé sur les montagnes russes.
En modifiant le rayon de courbure des rails et la hauteur, l'accélération est maintenue tout au long du trajet du train, ce qui rend l'impact moins agressif pour les passagers. À noter que, en 1895, sur l'île de Cony Island, des montagnes russes à 100% d'arc circulaires furent construites aux États-Unis, permettant aux gens d'atteindre 12 G (douze fois la force de gravité). Les gens ont rapidement arrêté de se rendre à l’attraction, car la force qui s’exerçait au moment de la boucle était si forte que la perte de conscience et la nausée étaient courantes chez presque tous les passagers.
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