놀이기구의 숨은 과학적 원리

1.롤러코스터 [후렌치레볼루션]

달리는 기차에 숨은 과학!

후렌치 레볼루션은 110Kw의 전동 체인에 이끌려 레일의 정상에 오른 뒤, 체인과 연결된 고리가 풀리면서 동력 공급 없이 중력만으로 달리게 됩니다. 즉, 높은 곳에서 자전거를 타고 내려오면 페달을 밟지 않아도 되는 것과 같은 원리로 정상에서의 위치에너지가 내려올 때 운동에너지로 바뀌면서 달리게 되는 것이죠!

후렌치 레볼루션의 속도와 에너지의 관계

속도는 에너지와 관계가 깊습니다. 에너지란 운동에너지와 위치에너지를 합한 것으로 후렌치 레볼루션은 체인에 의해 정상에 오르는 동안 위치에너지를 갖게 되고, 중력에 의해 내려올 때는 이 위치에너지가 운동에너지로 바뀌면서 속도가 생기게 되는 것이죠. 이때 기차가 갖는 에너지는 운동에너지와 위치에너지를 합한 것으로 언제나 일정합니다. 따라서, 위치에너지가 가장 큰 지점에서 속력이 가장 느리고, 위치에너지가 가장 작은 지점에서 속력은 가장 빠르답니다. 후렌치 레볼루션의 가장빠른 속도는 시속 83km 정도이며, 가장 느릴 때는 시속 45km 정도 입니다.

기차바퀴에 숨은 과학!

거꾸로 매달려 달리는데 왜 떨어지지 않죠?

그것은 바로 원심력 때문입니다. 원심력은 회전운동을 하는 물체에 작용하는 힘으로 물체를 떨어뜨리려는 중력과 직각으로 작용을 합니다. 따라서 중력과 원심력이 같게 되면 물체는 거꾸로 매달려도 떨어지지 않게 되는 거죠. 후렌치 레볼루션은 원심력이 중력의 3배가 넘기 때문에 수직회전을 해도 전혀 떨어질 염려가 없답니다.

원심력이 3배나 크면 밖으로 튕겨나가지 않나요?

후렌치 레볼루션의 바퀴는 레일을 가운데 두고 위에 2개, 옆에 2개, 아래에 1개로 구성된 [ㄷ자] 모양을 하고 있습니다. 따라서 수직회전을 해도 후렌치 레볼루션은 밖으로 튕겨나갈 염려가 전혀 없답니다.

2.후룸라이드

리프트에 숨어 있는과학

4명이나 탑승했는 데도 뒤로 떨어지지 않고 올라갈 수 있는 이유는, 리프트 장치 때문입니다. 이 리프트장치는 배를 끌어 올릴 수 있는데, 그 원리는 바닥에 있습니다. 배의 바닥은 고무재질로 되어 있으며, 리프트 또한 고무로 되어 있습니다. 따라서, 마찰력이 커집니다. 그리고 올라갈 때 배의 밑바닥에 있는 4개의 바퀴가 배를 받쳐주기 때문에 굴러 떨어질 염려도 없습니다.

배의 추락에 숨어있는 과학

급강하 할 때 혹시라도 굴러 떨어지지 않을 까 걱정되신다고요? 절대 걱정 하지 마세요. 물 속에는 레일이 있습니다. 배의 밑바닥에 있는 바퀴는 레일 밑으로 들어감 과 동시에 떨어집니다. 그래서 튕겨나갈 염려는 없습니다.

탑승위치에 숨은 과학!

후룸라이드를 보다 스릴있게 즐기시려면, 맨 앞자리에 탑승하세요. 맨 앞자리가 뒷자리보다 물이 더 많이 튀길 뿐더러, 가장 공포를 느끼는 자리 입니다. *^^

 

3.자이로 드롭

상승과 낙하의 숨은 과학!

의자는 562kw의 강한 전기모터에 의해 레일을 따라 상승하게 되는데 호이스트는 직선으로, 의자는 원을 그리면서 올라가게 됩니다.

호이스트의 최고 높이는 아파트 25층, 지상 70m이며, 여기서 3초간 정지를 합니다. 올라오면서 받은 힘을 없애기 위한 것이죠. 3초 후 호이스트에 있던 4개의 고리가 풀리면서 탑승의자가 떨어지는데 낙하거리는 35m, 시간은 2.5초, 속도는 시속 94km 입니다.

브레이크에 숨은 과학!

자이로 드롭의 브레이크는 영구자석의 ‘와전류 방식’ 원리를 이용한 것입니다

영구자석의 '와전류 방식'이란?

자석의 N극과 S극 사이에 전류가 통하는 금속을 넣으면 순간적으로 전류가 흐르면서 금속이 자석의 성질을 띄게 되는데. 이때 발생하는 금속의 자기장은 자석의 자기장과 서로 밀어내려는 성질, 즉 반발력을 갖습니다. 즉, 자이로드롭은 의자 뒤에 12개의 긴 말굽모양 자석과 타워 중앙에 12개의 금속판을 각각 갖고 있는데, 이 두 물체는 지상 25m 높이에서 서로 만나게 됩니다. 이때 영구자석과 순간적으로 자석이 된 타워의 금속 사이에는 강한 반발력이 생기게 되고, 자이로드롭은 이 반발력에 의해 순간적으로 멈추게 되는 것입니다.

탑승자들의 느낌에 담겨있는 과학

[내려올 때 다리가 들리는] 느낌은 다리 아래쪽에 생긴 고기압이 그 이유!

탑승의자가 고속으로 떨어지게 되면 의자 밑의 공기가 밖으로 밀리면서 탑승자들의 다리 밑은 순간적으로 고기압 상태가 됩니다.

고기압은 저기압으로 흐르는 성질이 있어 공기는 아래에서 위로 흐르게 되고, 이 때 탑승자들의 다리는 들어올려지게 되는 것입니다.

[멈출 때 땅으로 꺼지는] 느낌은 탑승의자의 가속도가 그 이유!

탑승의자의 가속도(평균 17m/sec2)는 우리가 일반적으로 느끼는 중력가속도(9.8m/sec2) 보다 커 평소보다 중력을 크게 느끼기 때문입니다.