Dois tipos de montanha-russa Parte II

Na última seção, vimos os elementos básicos de uma montanha-russa. Os vagões trafegam em uma pista sinuosa. A pista começa com uma subida íngreme, que armazena energia potencial nos vagões. O resto das colinas, vales, voltas e curvas da pista servem para alternar a energia acumulada entre energia potencial e energia cinética. À medida que o trem se move, a energia é gradualmente perdida para a fricção até chegar o fim da viagem. Imagem cedida pela Coaster Central

A Giant Dipper em Santa Cruz Beach Boardwalk, em Santa Cruz, Califórnia: montanha-russa clássica de madeira construída em 1924

Existem dois tipos básicos de montanhas-russas, caracterizadas principalmente pela estrutura de suas pistas.
As pistas das montanhas-russas de madeira são como estradas de ferro tradicionais. As rodas metálicas do trem rolam sobre um trilho de metal com largura entre 10 e 15 cm. Esses trilhos são presos a pistas de rolamento robustas, feitas de madeira laminada. Na maioria delas, os carros têm rodas com o mesmo perfil flangeado das rodas de um trem (a parte interior das rodas tem uma aba que evita que o carro descarrile). O carro possui outro conjunto de rodas (ou muitas vezes apenas uma barra de segurança) que corre por baixo da pista. Isto impede que os vagões voem pelo ar.
Os trilhos das montanhas-russas de madeira são unidos com dormentes de madeira e vigas diagonais de suporte. A estrutura inteira assenta-se numa intrincada treliça de vigas de madeira ou aço, exatamente como o vigamento que suporta uma casa ou um edifício. Usando estes elementos, os projetistas podem combinar colinas, voltas e curvas em uma infinita variedade de configurações de trajeto.
Eles podem até virar o trem de cabeça para baixo (embora isso seja raro em montanhas-russas de madeira). Já que a pista e a estrutura que a suporta são tão desajeitadas, a pista de madeira se torna bastante inflexível. Isto dificulta a construção de curvas e torções mais complexas. Nestas montanhas-russas, a emoção do movimento é basicamente para cima e para baixo.
O mundo das montanhas-russas mudou radicalmente com a introdução das pistas de aço tubular, nos anos 50. Como o nome sugere, as pistas de aço tubular consistem em um par de longos tubos de aço. Estes tubos são sustentados por uma superestrutura leve, mas robusta, feita de tubos ou vigas de aço ligeiramente maiores.

Imagem cedida pela Coaster Central

A Dragon Khan, uma montanha-russa de aço tubular no Universal Studios Port Adventure em Salou, na Espanha: os 1.200 m de pista possuem diversas voltas, giros e parafusos.

Nas montanhas-russas de aço tubular, as rodas dos trens são feitas geralmente de poliuretano ou nylon. Além das rodas tradicionais que estão diretamente sobre os trilhos de aço, os carros têm rodas que se movem pela parte de baixo do tubo e rodas também nas laterais. Esta configuração mantém o carro preso de forma segura aos trilhos, o que é absolutamente essencial quando ele percorre as curvas e giros da montanha-russa.
Os carros das montanhas-russas de aço tubular podem se apoiar sobre os trilhos, tal como em montanhas-russas tradicionais de madeira, ou podem estar conectados aos trilhos pela parte de cima do carro, como em teleféricos de esqui. Nos vagões suspensos, há uma junta pivotante por onde eles se penduram, acrescentando-lhes um movimento lateral. Nos vagões invertidos, o carro suspenso é preso rigidamente aos trilhos, proporcionando ao projetista um controle mais preciso no movimento dos carros.
Uma pista de aço tubular não é disposta em pequenas peças como na pista de madeira. Ela é pré-fabricada em segmentos grandes e curvos, como as vigas pré-fabricadas de um arranha-céu. Os processos de fabricação de aço permitem conceber uma pista que se curva suavemente e inclina o carro em todas as direções. Em uma pista de madeira, o passeio é marcado pelo chacoalhar do carro ao passar sobre as junções que conectam as peças de madeira. Já as peças de uma pista de aço tubular são perfeitamente soldadas, criando um passeio incrivelmente suave. Como qualquer aficcionado por montanhas-russas diria, cada uma delas tem seu próprio charme.
A corrente de elevaçãoComo dissemos anteriormente, o trem da montanha-russa não tem motor próprio: na maior parte do trajeto, ele é movido pela gravidade e pela quantidade de movimento (o produto da massa de um corpo pela sua velocidade de deslocamento). Para ter quantidade de movimento, é preciso que o trem seja levado até o topo da colina principal ou catapultado por uma grande força.

Imagem cedida pela Coaster Central A primeira colina da Pepsi Max Big One em Blackpool Pleasure Beach: o trem desce a primeira colina em um ângulo de 65º

O mecanismo de elevação tradicional consiste em uma longa corrente em forma de anel (ou várias) percorrendo a colina por baixo da pista. A corrente passa em torno de uma engrenagem no topo e outra na base da colina. A engrenagem na base da colina é acionada por um motor simples.
O motor faz girar a corrente para movê-la continuamente colina cima, como uma correia transportadora. O vagão prende-se à corrente através de vários ganchos de corrente, que são fortes ganchos articulados. Quando o trem chega à base da colina, os ganchos prendem-se aos elos da corrente. Uma vez que o gancho está preso, a corrente simplesmente puxa o trem até o topo. Ao chegar lá, a corrente é liberada e o trem inicia a sua descida.

Lançamento por catapulta

Em alguns projetos mais recentes, o trem é posto em movimento por uma catapulta. Há muitos tipos de catapulta, mas todas fazem basicamente a mesma coisa. Em vez de arrastar o trem morro acima para armazenar energia potencial, estes sistemas colocam o trem em movimento acumulando uma boa quantidade de energia cinética em um período curto de tempo.
Um sistema de catapulta popular é o motor de indução linear. Um motor de indução linear usa eletromagnetos para criar dois campos magnéticos (um sobre a pista e outro na parte de baixo do trem), que são atraídos um para o outro. O motor move o campo magnético sobre a pista, tracionando o trem a uma velocidade alta. As vantagens principais desse sistema são a velocidade, eficiência, durabilidade, precisão e controlabilidade.
Outro sistema popular usa dúzias de rodas que lançam o trem até a colina inicial. Estas rodas estão dispostas em duas fileiras adjacentes ao longo da pista. As rodas agarram-se ao fundo (ou topo) do trem entre elas, empurrando-o para diante.

Os freios

Como em qualquer trem, uma montanha-russa necessita de um sistema de freios para que os carros possam parar com precisão no final do percurso ou em caso de emergência. Neste caso, os freios não são montados no próprio trem, mas nos trilhos.
Este sistema é muito simples. Uma série de grampos são posicionados no final da pista e em alguns outros pontos de desaceleração. Quando o trem precisa parar, um computador central opera um sistema hidraulico que fecha esses grampos sobre aletas verticais posicionadas embaixo do trem, gerando fricção para desacelerá-lo gradualmente.
Na próxima seção, estudaremos as diversas sensações produzidas durante um passeio na montanha russa e por que essas sensações são tão agradáveis.

Garota perde pés em acidente em parque nos EUA

Uma garota americana teve seus pés decepados na quinta-feira em um brinquedo com defeito em parque de diversões na cidade de Louisville, no Estado americano de Kentucky, segundo a polícia. Um cordão envolveu os pés da jovem de 16 anos e os cortou na altura dos tornozelos enquanto ela estava na Superman Tower of Power.



De acordo com informações da CNN, uma testemunha contou à TV WLKY que viu um cabo solto durante a ida ao brinquedo. "As pessoas entraram no brinquedo e logo atingiram o chão. Quando o grupo saiu, uma das moças continuou sentada lá, e ela estava sem pernas. Ela ficou simplesmente sentada, calmamente, provavelmente em choque", disse Whitney Sandfer.

O acidente ocorreu logo após as 17h, segundo porta-voz do parque Six Flags Kentucky Kingdom Amusement Park, Wendy Goldberg. O parque se manteve aberto, mas a atração onde ocorreu o acidente foi fechada e ficará interditada até que a investigação seja concluída.

Na atração, os passageiros são suspensos a 53 m, ficam momentaneamente a esta altura e então caem em queda livre, segundo informações do site do parque. Eles caem a uma velocidade de 24 m/s.

Como funcionam as Montanhas-Russas

Introdução

Se você está estudando Física, existem poucas salas de aula mais excitantes que uma montanha-russa. As montanhas-russas são movidas quase inteiramente pelas forças inerciais, gravitacionais e centrípetas, colocadas a serviço de um passeio incrível. Os parques de diversões estão constantemente apostando em montanhas-russas mais rápidas e complexas, mas o princípio fundamental permanece o mesmo.

À primeira vista, uma montanha-russa é parecida com um trem de passageiros: ela consiste em uma série de vagões conectados que se movem sobre trilhos. Mas, ao contrário de um trem de passageiros, ela não possui motor ou fonte de energia própria.
Na maioria dos percursos, a montanha-russa é movida apenas pelas forças de inércia e da gravidade. A única aplicação de energia ocorre bem no início da viagem, quando o trem é puxado para cima da primeira colina (chamada colina de elevação).
O propósito dessa ascensão inicial é propiciar um certo acúmulo de energia potencial. O conceito de energia potencial, geralmente chamada de energia de posição, é bem simples: à medida que o vagão sobe, aumenta a distância em que a força da gravidade irá puxá-lo para baixo. Você pode experimentar esse efeito a todo momento. Imagine-se dirigindo o seu carro, andando de bicicleta ou descendo uma colina de trenó. A energia potencial que você acumula subindo a colina pode ser convertida em energia cinética, a energia de movimento que o leva morro abaixo. A energia cinética tem tudo a ver com montanhas-russas.
Convertendo energiaComo vimos acima, a colina de elevação em uma montanha-russa serve para acumular energia potencial. Quando você começa a descer a primeira elevação, a gravidade faz com que toda a energia potencial armazenada seja convertida em energia cinética. A gravidade aplica uma força descendente constante sobre os vagões.

A energia na montanha-russa está sempre se convertendo de energia potencial para cinética e vice-versa. No topo da colina de elevação (a), a energia potencial está no seu valor máximo, já que o trem está no ponto mais alto possível. À medida que o trem desce a colina, esta energia potencial é convertida em energia cinética, e o trem acelera. Na base da colina (b), a energia cinética está no máximo e a energia potencial no mínimo. A energia cinética impulsiona o trem até a segunda colina (c), aumentando o nível de energia potencial. Quando o trem entra no loop (d), há muita energia cinética e pouca energia potencial. A energia potencial aumenta à medida que o trem chega ao ápice do loop (e), mas logo é convertida novamente em energia cinética quando o trem termina a volta (f).

Os trilhos da montanha-russa servem para direcionar esta força; eles controlam a maneira como os vagões descem. Se os trilhos inclinam-se para baixo, a gravidade atrai a frente do vagão em direção ao chão, acelerando-o. Se os trilhos inclinam-se para cima, a gravidade aplica uma força descendente sobre a traseira do vagão, desacelerando-o.
Morro acima e morro abaixoComo um objeto em movimento tende a permanecer em movimento (Primeira Lei de Newton), o vagão manterá uma velocidade para frente mesmo ao subir o trilho, quando estará indo contra a força da gravidade. Quando o vagão sobe até o alto da colina seguinte à colina de elevação inicial, sua energia cinética converte-se novamente em energia potencial. Desta maneira, o percurso da pista está constantemente convertendo energia cinética em potencial e vice-versa. Essa variação na aceleração é o que torna as montanhas-russas tão divertidas.

Na maioria das montanhas-russas, as colinas diminuem em altura ao longo do trajeto. Isto é necessário porque o acúmulo total de energia na colina de elevação é perdido gradualmente devido ao atrito entre o trem e os trilhos, bem como entre o trem e o ar. Ao chegar no final da viagem, a reserva de energia potencial está quase esgotada. Neste ponto, o trem pode parar ou seguir para a colina de elevação para mais uma volta.
A montanha-russa, em sua forma mais simples, é basicamente isso: uma máquina que usa a gravidade e a inércia para movimentar um trem ao longo de uma pista sinuosa. Nas próximas seções, analisaremos os diferentes dispositivos que a fazem funcionar.

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