世界上最大的過山車

　　過山車對于我們來說并不陌生，吸引了很多年輕人的目光和體驗，小編也一樣，也很喜歡玩過山車。那么你們對于過山車有什么了解嗎?知道世界上最大的過山車在哪嗎?接下來跟隨小編一起，來看一下過山車的有關知識吧。

　　過山車 (游樂設施)

　　過山車(Roller coaster，或又稱為云霄飛車)，是一種機動游樂設施，常見于游樂園和主題樂園中。拉馬庫斯·阿德納·湯普森(LaMarcus Adna Thompson)是第一個注冊過山車相關專利技術的人(1885年1月20日)，并曾制造過數(shù)10個過山車設施，因此被譽稱為“重力之父”(Father of Gravity)。過山車雖然驚悚恐怖，但是基本上是非常安全的設施。

　　主要原理

　　過山車是一項富有刺激性的娛樂工具。那種風馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。如果你對物理學感興趣的話，那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感，還有助于理解力學定律。實際上，過山車的運動包含了許多物理學原理，人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果，那感覺真是妙不可言。這次同物理學打交道不用動腦子，只要收緊你的腹肌，保護好腸胃就行了。當然，如果你受身體條件和心理承受能力的限制，無法親身體驗過山車帶來的種種感受，你不妨站在一旁仔細觀察過山車的運動和乘坐者的反應。

　　在剛剛開始時，過山車的小列車是依靠彈射器的推力或者鏈條爬上最高點的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上，從這時起，帶動它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動機”將是重力勢能，即由勢能轉(zhuǎn)化為動能、又由動能轉(zhuǎn)化為重力勢能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構成的。

　　第一種能，即重力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，它是由于物體和地球的重力相互作用而產(chǎn)生的。對過山車來說，它的勢能在處于最高點時達到了最大值，也就是當它爬升到“山丘”的頂峰時最大。當過山車開始下降時，它的勢能就不斷地減少(因為高度下降了)，但能量不會消失，而是轉(zhuǎn)化成了動能，也就是運動的能量。不過，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量，從而損耗了少量的機械能(動能和勢能)。這就是為什么在設計中隨后的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。

　　過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強烈。因為最后一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于重力作用于過山車中部的質(zhì)量中心的緣故。這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達到和跨越最高點，從而就會產(chǎn)生一種要被拋離的感覺，因為質(zhì)量中心正在加速向。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達頂峰附近時，小車廂就可能脫軌飛出去。

　　車頭部的車廂情況就不同了，它的質(zhì)量中心在“身后”，在短時間內(nèi)，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”質(zhì)量中心越過高點被重力推動。

　　過山車的豎直立環(huán)是一種離心機裝置，當列車接近回環(huán)時，乘客的慣性速度筆直地指向前方。但車廂一直沿軌道行進，使乘客的身體無法按直線運動。于是重力推著乘客離開車廂的地板，而慣性則將乘客向地板方向擠壓。乘客本身的外向慣性產(chǎn)生慣性力，使乘客即使在頭朝下時也能牢牢地停留在車廂的底部。當然乘客需要某種安全護具來保證自己的安全，但在大多數(shù)大回環(huán)中，無論有沒有護具，乘客都會停留在車廂中。

　　當列車沿著回環(huán)移動時，作用在乘客身上的合力在不斷地變化。在回環(huán)的最底部，因為加速度朝上，所以軌道對游客向上的支撐力要大于重力，此時游客可以感覺到超重的現(xiàn)象，即感覺特別沉重。當一路沖上回環(huán)時，重力則把乘客向地板的方向推。所以乘客會感到重力將您向座位方向擠壓。

　　在回環(huán)的頂部，乘客完全倒轉(zhuǎn)了過來，指向地面的重力以及軌道的向下的支持力想把乘客拖出座位，但支持力和重力僅與離心力平衡，即提供運動所需的向心力，此時若是飛車的速度較小，小到所產(chǎn)生的離心力小于重力的話，飛車就會有掉落的危險，所以，在回環(huán)頂部的時候要求有一定的速度以保證安全。同時也是由于離心力的存在，抵消了一部分重力，于是乘客會產(chǎn)生失重現(xiàn)象，感覺身體變得極輕。等列車駛出回環(huán)，沿水平方向行進，乘客又會回到原來的重力。

　　大回環(huán)的魅力在于，它在短短的一段軌道中塞進了豐富的元素。在幾秒鐘內(nèi)，作用在乘客身上的力不斷變化，從而讓人體驗到各種不同的感覺。當這些力作用于身體的各個部位時，眼睛會看到整個世界都倒了過來。對于許多過山車乘客而言，在回環(huán)頂部是整個運行過程中最精彩的一刻，人們會感到身體輕如羽毛，眼中只能看到天空。

　　在大回環(huán)中，豎直加速度的強度是由兩個因素決定的：列車的速度和彎道的角度。當列車進入回環(huán)時，它擁有最大的動能，也就是說，它以最快的速度移動。在回環(huán)的頂部，重力已經(jīng)在一定程度上降低了列車的速度，所以列車擁有更多的勢能，但動能減少了，也就是說它以較低的速度移動，但速度不能夠低于某一個安全行駛的速度。

　　過山車的設計師們最早采用的是正圓形回環(huán)。在這種設計中，一路上的彎道角度是一個常數(shù)。為了在回環(huán)頂部產(chǎn)生足夠的豎直加速度以壓迫列車緊貼軌道，設計師們必須讓列車以相當快的速度進入回環(huán)(如此可使列車在回環(huán)頂部仍能快速行進)。更快的速度意味著乘客在進入回環(huán)時會受到更大的作用力，而這可能會讓乘客很不舒服。

　　水滴形設計使這些力的平衡變得更加容易?；丨h(huán)頂部的彎道角度比回環(huán)側(cè)面更急促。這樣可以讓列車以足夠快的速度穿過回環(huán)，使之在回環(huán)頂部擁有充足的加速力，而且水滴形設計會在側(cè)面產(chǎn)生較小的豎直加速度。這提供了維持過山車一切運行所需的力，而不致將過大的力施加在可能有危險的部位。

　　一旦過山車走完了它的行程，制動裝置就會非常安全地使過山車停下來。減速的快慢是由制動氣缸中氣體的壓力來控制的。

　　歷史起源

　　如果說美國有一個過山車的搖籃，那么它就是紐約的科尼艾蘭。美國的第一部過山車1884年在這里誕生。對于過山車迷來說，這里是他們的“麥加圣城”?？颇岚m仍保留著1927年建造的最早的木質(zhì)過山車“颶風號”(Crystal Beach Cyclone)。

　　中國的第一部過山車，位于香港海洋公園

　　今天木質(zhì)過山車產(chǎn)生的神奇效果是在上個世紀20年代所無法想象的。美國辛辛那提市附近的Kings Island游樂園里面有一個“Son of Beast”——“野獸之子”木質(zhì)過山車(有鋼支撐)開創(chuàng)了令人震撼的新高度，它高66米，長2143米，最高時速126公里，上下有65米的落差，造價據(jù)估計2000萬美元，能同時供3輛過山車運行，每輛可載36人。它甚至還有一段木質(zhì)過山車界唯一的垂直循環(huán)軌道，這是一個創(chuàng)舉，因為人們曾認為這對木質(zhì)過山車來說是根本不可能的。不過最終還是因為安全上的考慮(見下)于2006年12月拆除了這段垂直循環(huán)軌道。這座過山車也于2012年10月被完全拆除。

　　在過山車興起的早期，只有傳統(tǒng)的木質(zhì)過山車。今天，過山車家族已經(jīng)有約30名成員，包括金屬過山車、懸掛式過山車、豎立式過山車以及穿梭式過山車、礦山式過山車等等。

　　木制過山車的軌道類似于傳統(tǒng)的列車鐵軌。在大多數(shù)過山車中，車廂的輪子采用了與列車相同的凸緣設計，即車輪內(nèi)部形成一個凹形結構，使車廂不致滾到軌道外面去。車廂還有另一組輪子(有的只是一根安全桿)，它們在軌道下方滾動。這可以防止車廂飛到空中。

　　隨著20世紀50年代鋼管軌道的引入，過山車領域發(fā)生了巨大的變化。顧名思義，鋼管軌道由一對很長的鋼管組成。支撐這些鋼管的是一個堅固的上層結構，它重量較輕，是由比軌道鋼管稍粗的鋼管或梁搭建而成的?！≡阡撝七^山車中，列車車輪一般由聚亞安酯或尼龍制成。除了有傳統(tǒng)的車輪安置在鋼管軌道的正上方，車廂還有其他一些車輪，分別運行于軌道的底部和側(cè)面。這種設計使車廂能夠穩(wěn)固地卡在軌道上，這在列車穿過軌道的盤旋和彎道時是極為重要的。在緊張的行駛過程中，這些輪子確保過山車不會脫離軌道。

　　過山車的輪子一般是由聚亞安酯或尼龍制成的，但是這種材料在高速行駛中磨損得很快，所以研制一種新型高質(zhì)量的材料成為過山車設計者們急于解決的問題。

　　在鋼制過山車中，列車車廂既可以像傳統(tǒng)的木制過山車那樣停留在軌道上，也可以像滑雪纜車那樣，吊掛在車廂頂部的軌道上。在懸掛式過山車中，懸掛的列車能以一個轉(zhuǎn)動接頭為軸進行擺動，從而增加了一種向兩側(cè)的運動。而在懸掛翻轉(zhuǎn)式過山車中，懸掛的列車則穩(wěn)固地連接在軌道上，使設計師能更準確地控制車廂的運動方式。

　　與木制軌道不同，鋼管軌道不是由各個小部件組裝而成的。與使用預制鋼梁的摩天大樓類似，它是由一些曲線型的大型模塊預制的。通過鋼制造工藝可生產(chǎn)出平滑的曲線型軌道，使過山車能沿軌道坡度向各個方向運動。在木制過山車中，當車體滾過連接木制軌道各部件的接頭時會發(fā)出嘎嘎聲，使運行過程產(chǎn)生停頓感。而在鋼制過山車中，軌道的各個部件被完美地焊接在一起，使車體的運行極為平穩(wěn)。任何一位過山車愛好者都會告訴您，每種感受都有與眾不同的魅力。

　　歷史最悠久的公司是猶他州克利爾菲爾德的飛箭動力公司(Arrow Dynamics，現(xiàn)已被S&S Power收購)，該公司以其生產(chǎn)的環(huán)狀軌道的巨大落差和突然轉(zhuǎn)向而著稱。

　　世界十大最快過山車

　　第一位：Formula Ross過山車。 位于法拉利主題公園，它以150英里每小時的告訴刷新了全球過山車的速度記錄。它采用了戰(zhàn)機起飛的液壓裝置啟動，因此能夠在5秒內(nèi)以最高速帶你一飛沖天。

　　第二位：Kingda Ka。 位于新澤西州，高度超過450英尺，在短短的4秒內(nèi)，過山車即可達到128英里每小時，在登頂之后，立即會以螺旋狀沖下400英尺高的地面。

　　第三位：Top Thrill Dragster 。 它位于俄亥俄州的Cedar Point 公園，正如它的名字，乘坐它，你會有種駕駛賽車的感覺，準備開始的時候會發(fā)出隆隆的引擎聲，它高度超過400英尺，4秒內(nèi)能達到120英里每小時的高速。

　　第四名：Dodanpa 。 日本富士山及吉田市的Fuji-Q富士急高原公園內(nèi)的Dodonpa終極飛車，雖然不是最快的飛車，全程不足1分鐘，但兩秒內(nèi)加速都以每小時107英里的高速絕對讓你嘆為觀止。

　　第五位：Ring Racer。 它位于德國，Ring Racer 的時速為106英里，啟動三秒后可達到最高時速。斥資一千七百萬美元建造。

　　第六位：Superman ：Escape from Krypton。 同樣是時速100英里的它是90年代全球最快的過山車，后再2011年更名。倒轉(zhuǎn)行駛，增加未知感讓人跟家恐懼。

　　第七位：Tower of Terror 。澳洲Conmera 的Dreamworld公園呢的Tower of Terror過山車，全車只有30秒，不過絕對會讓你為之瘋狂。他以時速100英里帶你沖上400英尺高的塔頂，燙后瞬間沖向地面。

　　第八位：Steel Dragon 2000. 它位于日本長島町的長島溫泉樂園，時速95英里，以超過8000英尺的長度獲得"全球軌道最長的過山車"稱號。

　　第九位：Millennium Force 。 位于美國的俄亥俄州的Sandusky的Cendar Point公園。時速達到93英里每小時。它俯視北美五大湖之一的伊利湖。

　　第十位：Leviathan 。 坐落于加拿大的Vaughan市，行駛速度達到92英里每小時。俯沖角度80度。