(应用物理论文）应用物理选讲论文 黄学英.doc

“应用物理选讲”课程论文 学院： 物理科学与技术学院 专业： 科学教育 姓名： 黄学英 学号： 201010800104 刺激的过山车 摘 要：随着人类生活与科技水平的提高，人们对生活的娱乐要求也与日剧增，为满足人们的要求，各式各样具有高科技技术含量的娱乐性设施也如同雨后春笋般展示在人们面前。其中我们常常在游乐园和主题乐园中见到的过山车就是其中的一种机动游乐设施。本文是通过对过山车的实际运作的解析，进一步了解具有趣味与刺激的过山车。 关键字：过山车 机动游乐设施 制作原理 1.过山车的简介 过山车的相关专利技术是在1865年1月20日由美国发明家拉马库斯·阿德纳·汤普森（LaMarcus Adna Thompson）首先注册，他曾制造过数十个过山车设施，因此被誉称为“重力之父”（Father of Gravity）。但它的直系祖先是于16和17世纪盛行于俄罗斯的大型冰滑梯，并且1817年，俄罗斯贝勒维尔（以俄罗斯的贝勒维尔山命名）成为第一架过山车，它的列车接在轨道上（在这架过山车中，列车的轴被安置在一条凹槽中）。一个基本的过山车由轨道、车体和动力设备构成，构造中包含了爬升、滑落、倒转，其轨道的设计不一定是一个完整的回圈，也可以设计为车体在轨道上的运行方式为来回移动，但大多娱乐场所或主题公园为了增添刺激性都会添加有大回环。过山车按材料的分类分为木质过山车和钢质过山车两类。大部分过山车的每个乘坐车厢可容纳2人、4 人或6人，这些车厢利用勾子相互连结起来，就像火车一样。大部分游乐场都会设计有过山车这一项目，因为有研究表明它的安全系数达到十五亿分之一，相对游客驾车前往游乐园途中的机率还要小。过山车通俗上讲是一部利用重力和惯性使列车沿蜿蜒的轨道行进的机器。但是复杂的层面上它却涉及了许多物理知识。 　　 2.工作原理 2.1对过山车在课堂上的探讨 在科学探究课上，我们对过山车的工作原理进行了研究，但是使用学过的能量转换等理论知识我们得到的结论的要使过山车能通过大回环的最高点，则我们需要从离地面高出过山车所通过的圆环的半径的5/2倍的地方释放，但是具体要高出多少我们没有从中得到系统的数据，所以相信实际操作没有那么简单。 2.2实际原理 过山车是通过动力势能和重力势能的转化。在刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是引力热能，即由引力热能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。引力热能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。它的热能在爬升到“山丘”的顶峰时达到了最大值。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少转化成动能，不过在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘的高度山车走完了它的行程，由气缸来控制减速快慢机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。过山车过山车的尾部车厢最后一节小车厢下降感受最为强烈因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而就会产生一种要被抛离的感觉。车头部的车厢，处在下降的状态“等待”质量中心越过高点被引力推动。过山车虚拟样机的建模与动态仿真分析作　者：郑建荣 汪惠群Tom Harris 过山车 百度百科