כאשר רכבת ההרים נגררת ע"י כבל לראש השיא הראשון במסילה היא "אוגרת" אנרגיה פוטנציאלית.
אנרגיה זו "תנוצל" כאשר הרכבת תדהר מטה בהשפעת כוח המשיכה ותהפוך לאנרגיה קינטית שבתורה תגרום לרכבת להמשיך בתנועה בעלייה הבאה (ואז שוב חלק מהאנרגיה [פחות חיכוך] יהפוך לאנרגיה פוטנציאלית).
כלומר במהלך תנועת הרכבת במעלה ובמורד המסילה היא עוברת חליפות בין אנרגיה פוטנציאלית ואנרגיה קינטית.
ככל שהגבעה ממנה הרכבת דוהרת מטה הייתה גבוה יותר, כך יהיה לה יותר אנרגיה קינטית לטפס על הגבעה הבאה ויותר מהירות.
לבסוף הרכבת תעצור מכיוון שמעבר האנרגיה אינו 100% אלא יש הפסדי חיכוך עם האוויר והמסילה. זאת גם הסיבה מדוע הגבעות הגבוהות יותר וכל הפעלולים המסובכים מתוכננים לתחילת הנסיעה, אז עדיין האנרגיה הקינטית/פוטנציאלית של הרכבת גבוה מאוד.
הסיבה לכך שתה לא נופל מהרכבת כאשר היא מתהפכת היא ואתה סיבה מדוע אתה נזרק לשמאל כשהקרון פונה ימינה בחדות; בשני המקרים נכנסת לפעולה ההתמדה (אינרציה, inertia).
ההתמדה היא ה"שאיפה" של כל גוף "להתנגד", לשינוי במצבו. אם גוף במנוחה הוא "יתנגד" לתחילת תנועה ולכן יש להפעיל עליו כוח ואם גוף בתנועה הוא "יתנגד" לעצירה או שינוי כיוון וגם כאן יש להפעיל עליו כוח כדי לגרום לעצירה או שינוי כיוון.
כאשר הרכבת פונה פנייה חדה אתה מרגיש כאילו אתה נדחף למושב או לצידי הקרון, זהו ביטוי של הכוח הצנטריפטלי (centripetal force) ; לולא הייתה המסילה קיימת, קרון רכבת ההרים (ואתה בתוכו) היה ממשיל לנוע ישר ולכן יש להפעיל על הקרון כוח כדי לסטות מנתיב זה. בתגובה הקרון מפעיל כוח על המסילה ואתה מפעיל כוח על הקרון (נצמד לדופן בנגדית לפנייה, כי גופך שואף לנוע ישר).
כאשר הרכבת מתהפכת (לולאה), לולא הייתה המסילה קיימת, קרון רכבת ההרים היה ממשיל לנוע ישר עם ההאצה של הרכבת. אך מכיוון שהמסילה מתכופפת כלפי מעלה הגוף שלך, המצוי בתוך הקרון, נדחף כלפי מטה (הוא "רוצה" להתמיד ולהמשיך לנוע ישר) ולכן אינך נופל.
כאשר אתה מצוי הפוך באמצע הלולאה, כוח המשיכה מושך אותך כלפי מטה אך הכוח הנובע מהתאוצה דוחף אותך מטה לתוך הקרון. זאת גם הסיבה מדוע הרכבת חייבת לנוע מהר כי אחרת לא הייתה לה מספיק אנרגיה וכוח אינרציה כדי להתגבר על כוח המשיכה; רכבת הרים דומה על פני הירח, שם כוח המשיכה הוא רק 1/6 מכדור הארץ, יכולה לנוע הרבה יותר לאט מבלי שניפול החוצה בזמן היפוך.
תמונות נלקחו מויקיפדיה.
- אתר המאפשר לך לבנות רכבת הרים ולבסוף נותן לך ציון לגבי הבטיחות וההנאה של הרכבת אותה יצרת: לחץ כאן
- אתר המסביר על הפיסיקה של רכבות ההרים (אנגלית): לחץ כאן
- אתר הנותן את הפיסיקה מאחורי רכבות הרים (אנגלית): לחץ כאן
- הסבר על דרך הפעולה של רכבות הרים (אנגלית) המלווה בסרטון פלאש המסביר את המעבר בין אנרגיה קינטית לפוטנציאלית ואת אפקט החיכוך: לחץ כאן
- אתר המספק את ההיסטוריה של רכבות ההרים (אנגלית): לחץ כאן
- אינדקס רכבות ההרים בעולם (אנגלית): לחץ כאן
מאת: ד"ר מאיר ברק
מחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
