Атракціони з науки
Чому нам подобається бути наляканими, які сили дозволяють нам не впасти вниз з американських гірок і чому нас заколисує, розповідає Indicator.Ru, який розглянув популярні атракціони з погляду науки.
Зараз тільки середина зими, але багатьом уже хочеться, щоб скоріше настало літо. Давайте перенесемося до нього, а ще краще – до парку атракціонів.
Американські гірки
Американські гірки, мабуть, найпопулярніший атракціон у парку розваг. «Американськими» гірки звуть лише українськомовні любителі гострих відчуттів, для мешканців інших країн вони – «українські». Справа в тому, що атракціон у сучасному вигляді був сконструйований у США, його запатентував американський інженер Джон Тейлор під назвою «Похила залізниця» (Inclined Railway), а запущені гірки вперше були 1884 року.
Найдавнішим прообразом «українських» гірок вважається таке улюблене нашими предками катання взимку на санчатах. Трохи ближньою згадкою вважаються гірки, встановлені Катериною Великою в Оранієнбаумі, неподалік Петербурга, 1784 року. Інші історики кажуть, що перші українські гірки були встановлені у 1812 році в Парижі під назвою Les Montagnes Russes à Belleville — українські гірки в Бельвілі.
На цьому атракціоні є два особливо делікатних моменти: коли на великій швидкості пасажири летять з крутого підйому і коли візки перевертаються догори дном, проїжджаючи так звану мертву петлю.
Рятує лише ремінь безпеки?
Коли вагончики, що несуться, входять у мертву петлю, вони і пасажири, що сидять у них, перевертаються вниз головою, але, на щастя, не падають на землю. Відбувається це не лише тому, щовізки кріпляться до рейки особливим чином і людям опускають на плечі спеціальні поперечки.
Тут має місце дія кількох сил: інерційної, доцентрової та сили тяжіння. Сума сили інерції та доцентрової сили називається відцентровою силою. Щоб людина не вивалилася з сидіння, у верхній мертвій точці сила тяжіння має бути меншою, ніж відцентрова сила. Для цього при проходженні через мертву петлю вагонетка повинна мати достатній імпульс. Це не означає, що можна сміливо знімати із себе захисну поперечину, катаючись на американських гірках. Крім того, не забувайте, що звільнити вас може тільки наглядач атракціону, і лише на землі.
У будь-якій незрозумілій ситуації — кричи
Катаючись на американських гірках, ви неодмінно відчуєте викид адреналіну - гормону, що виробляється у надниркових залозах. Адреналін викликає звуження судин шкіри та кишечника, але розширює судини мозку, серця та скелетних м'язів. Людина частішає серцебиття, знижується апетит, пересихає в роті і просто «дух захоплює».
Підйом вагончиків на більшу висоту здійснюється за рахунок ланцюгового приводу. А коли візки долають пік підйому і починають спуск, то пасажири отримують не тільки викид адреналіну, а й відчуття, що всередині все стискається і тіло перебуває у невагомості. Це відбувається тому, що в момент спуску тіло знаходиться у вільному падінні, при якому на людину діє лише гравітація. Зазвичай люди відчувають свою вагу, тому що підлога чи стілець відштовхують тіло, але під час вільного падіння ця сила не діє. Несамовитий крик, що доноситься з боку цього атракціону, — результат того, що люди падають вниз із прискоренням, що в середньому становить 9,8 м/c 2 .
Крики пасажирів замовкають, і візки уповільнюютьхід. Вагонетки зупиняються за допомогою гальм, що працюють за рахунок сили тертя, яка перетворює кінетичну енергію, енергію руху на теплову.
Кімната страху
Наступний пункт маршруту – атракціон під назвою «Кімната страху». Але чому ми так хочемо злякатися? Чому людям взагалі подобається боятися? Похід у кімнату страху також не обходиться без викиду адреналіну в особливо вразливих людей. Однак те, що адреналін покращує настрій, не зовсім вірно.
Виходить, що головна умова отримання такого задоволення знати, що ви в безпечній обстановці і вам не загрожує реальна небезпека. Полоскотати собі нерви можна не лише за допомогою атракціонів. Перегляд фільму жахів у атмосфері може викликати такі ж емоції.
Колесо огляду
Перше колесо огляду збудував у 1893 році інженер Джордж Ферріс. Воно було вигадано як відповідь американців на вежу Ейфеля в Парижі. Колесо, діаметр якого становив 75 метрів, а маса — кілька тисяч тонн, рухалося за допомогою двох парових машин. До його обіду було прикріплено 36 кабін, кожна була завбільшки з автобус. Стрижень для підтримки всієї конструкції був настільки важким, що довелося спеціально прокласти залізницю, щоб доставити його паровозом до місця будівництва.
В Україні колесо огляду часто називають чортовим колесом. Швидше за все, таке прізвисько прив'язалося через радянський мультфільм «Ну, постривай!». В одному з епізодів Вовк катається на оглядовому колесі, а за кадром звучить пісня Мусліма Магомаєва «Чортове колесо».
Цікаво, що чортовим колесом раніше в Україні називали зовсім інший атракціон, що є горизонтальним колесом. Люди залазили на чортове колесо, воно розкручувалося і розкидалоїх у різні боки завдяки відцентровій силі.
Застряг? Розслабся та отримуй задоволення
Зараз, зрозуміло, колесо огляду працює електрикою, а не за допомогою парових машин. І якщо раптом електрика з якихось причин відключиться, а ви застрягнете на вершині атракціону, то можете розслабитися і насолоджуватися видом: доглядачам парку не важко буде допомогти вам. Для початку механік підніметься до центру колеса службовими сходами, щоб відключити гальмо, тому що при збої в електропостачанні гальмівні колодки стискаються і блокують обертальний вал колеса - атракціон зупиняється. Для відключення гальма колодки потрібно віджати.
Щоб повернути вас на землю, рятувальники вручну крутитимуть величезне колесо. Але як кілька людей матимуть змогу зрушити з місця конструкцію масою понад 200 тонн? Тут діє принцип важеля, який дозволяє людині піднімати тяжкості, що багато разів перевершують масу його власного тіла. У випадку з колесом роль важеля має зовнішній диск конструкції, а точкою опори служить центральна вісь. Чим довше плече сили (відстань від точки опори до точки дії), тим менше зусилля потрібно докласти, щоб зрушити предмет з місця. Тому атракціон цілком може працювати за допомогою людей, щоправда, у цьому випадку один оберт колеса займе вдвічі більше часу.
Карусель
Ви підійшли до дитячої каруселі, де сидячи на різнокольорових кріслах у формі тварин, кружляють щасливі діти. Цікаво, що ця дитяча гра виросла з лицарських турнірів. Карусель почала використовуватися для тренування кінних воїнів близько десяти століть тому. Платформа рухалася людиною чи кіньми.
Фізика на каруселі
Одному з дітей на каруселі стає нудно, і він поки не ніхто небачить, вирішує залишити свою «конячку». Непосидюча дитина йде вперед у напрямку руху каруселі. У цьому випадку дитина щодо спостерігає за ним мами рухається зі швидкістю, що дорівнює сумі швидкості руху вздовж кола та швидкості, що діє по дотичній до кола.
Тепер дитина під загрозливі крики мами вирішила попрямувати до центру каруселі, тримаючись за поручень, що веде до нього. У цьому випадку дитина виконуватиме роботу проти відцентрової сили. Також на нього діятиме сила Коріоліса, яка прагне «знести» дитину вбік, відхиливши її рух від радіального спрямування. Дитина, докладаючи зусилля до поручня, цим протидіятиме цьому «зносу» і розкручувати карусель.
«Все крутиться, і крутиться, і мчить шкереберть ...»
Найчастіше похід до парку атракціонів затьмарюється почуттям нудоти. Чому, прокатившись на каруселі, деякі люди почуваються чудово, а деякі біжать до найближчого туалету? Вся справа у вестибулярному апараті. Цей крихітний орган розташований у равлику внутрішнього вуха, у напівкружних каналах, заповнених рідиною – ендолімфою. Вестибулярна система допомагає людині орієнтуватися у просторі. При зміні положення тіла чутливі волоски на стінках каналів реагують на коливання ендолімфи та зміщення отолітів (кристаликів карбонату кальцію) та посилають сигнал у мозок.