Construcțiile montagne russe au o istorie fascinantă, care începe în Rusia. Strămoșii acestui tip de distracție sunt niște pante artificiale de lemn acoperite cu gheață, pe care se lansau sănii, ce aterizau într-un final într-un morman de nisip. Au existat câteva divergențe între istorici, legate de evoluția exactă a acestor sănii, despre care unii dintre ei susțin că erau maşinuţe pe rotile.
Ideea construirii unui astfel de mijloc de distracție a fost preluată la începutul secolului al XVIII-lea de la ruși, de către francezi. La acea perioadă, apăruseră zeci de grădini publice în toate colţurile Parisului şi, pentru a-i distra pe cei ce se plimbau, se organizau jocuri, concerte, baluri, spectacole etc. Într-una dintre aceste grădini a fost amenajat primul montagne russe. Climatul mai cald din Franța, față de Rusia, a influențat evoluția montagne russe-urilor. Pentru că gheața avea tendința să se topească, francezii au început construirea de pante cerate, în cele din urmă adăugând jante la sănii, care au ajuns să arate ca niște mașinuțe.
În scurt timp, grădinile Parisului aveau fiecare propriul montagne russe. Inginerii lor rivalizau în a crea mai multe curbe, suişuri, coborâşuri, denivelări etc.
De la minerit, la montagne russe
Primul montagne russe american a fost Mauch Chunk Switchback Railway, construit în munții din Pennsylvania, în mijlocul anilor 1800. Pista, inițial concepută pentru a trimite cărbune la o cale ferată, a fost reconfigurată pentru a face “tururi pitorești”. Pentru un dolar, turiștii puteau face o plimbare de plăcere până în partea de sus a muntelui, urmată de o coborâre atipică, cu hopuri și în viteză.
În următorii 30 de ani, aceste plimbări pitorești au continuat să prospere, astfel au apărut montagne russe-urile din lemn, similare cu cele pe care le cunoaștem astăzi. Aceste mașinării au fost atracția principală de la parcurile de distracții, populare pe întreg teritoriul Statelor Unite, cum ar fi Kennywood Park din Pennsylvania și Coney Island din New York. Odată cu al doilea război mondial, producția de montagne russe a scăzut, dar un al doilea boom a avut loc în anii 1970 și începutul anilor 1980, revitalizând industria de distracții. Această eră a introdus o mulțime de montagne russe-uri inovatoare, tubulare, din oțel.
Componente ale unui montagne russe
La prima vedere, un montagne russe arată ca un tren de pasageri. Acesta constă într-o serie de mașinuțe conectate care se deplasează pe șine. Dar, spre deosebire de un tren de pasageri, un montagne russe nu are motor sau sursă de energie proprie. Pentru cea mai mare parte a plimbării, trenul este mutat de gravitație și de impuls. Pentru a construi acest impuls, aveți nevoie ca trenul să pornească din partea de sus a pistei sau să aibă parte de o lansare puternică.
Lansarea unui montagne russe
Mecanismul tradițional de ridicare este un lanț lung (sau mai multe lanțuri) care rulează în sus, pe deal, sub pistă. Lanțul este fixat într-o buclă, care este înfășurată în jurul unui angrenaj, unul în partea de sus și altul în partea de jos a dealului. Trenul este pus în mișcare de un motor simplu, situat în partea de jos a dealului.
Unele modele noi de montagne russe folosesc un sistem de tipul catapultelor pentru a pune trenul în mișcare. Există mai multe tipuri de lansări – catapultă, dar toate acestea fac practic același lucru. În loc de glisarea trenului pe un deal pentru a construi un potențial energetic, aceste sisteme pornesc trenul cu ajutorul energiei cinetice, într-un interval scurt de timp.
Un sistem de catapultă popular este motorul linear, cu inducție. Un motor liniar cu inducție folosește electromagneți pentru construirea a două câmpuri magnetice – unul pe pistă și unul pe partea de jos a trenului – care sunt atrași unul de celalalt. Principalele avantaje ale acestui sistem sunt viteza, eficiența, durabilitatea, precizia și manevrabilitatea.
Un alt sistem popular implică folosirea a zeci de roți, ce se rotesc pentru a lansa trenul. Roțile sunt dispuse în două rânduri adiacente, de-a lungul pistei, împingând trenul înainte.
Frânele
Ca orice tren, montagne russe-ul are nevoie de un sistem de frânare astfel încât să se poată opri cu precizie la sfârșitul plimbării sau în caz de urgență. În montagne russe, frânele nu sunt construite în tren, ci sunt construite în calea ferată de sub el.
Acest sistem este foarte simplu. O serie de cleme sunt poziționate la capătul pistei și la alte câteva puncte de frânare. Un computer central controlează un sistem hidraulic care închide aceste cleme atunci când trenul trebuie să se oprească.
Fizica şi montagne russe-ul
Scopul urcării inițiale a unui montagne russe este de a construi un fel de rezervor de energie potențială. Conceptul de energie potențială, adesea menționată ca energie de poziție, este foarte simplu: pe măsură ce trenul urcă, intervine forța gravitațională și greutatea sa îl poate trage în jos, pe o distanță mai mare. Vă confruntați cu acest fenomen tot timpul, gândiți-vă la condusul unui autovehicul, bicicleta sau trăgând sania în partea de sus a unui deal mare. Energia potențială pe care o generați mergând în sus, pe un deal, poate fi lansată ca energia cinetică – energia de mișcare care vă va duce în jos.
Din moment ce un obiect în mișcare tinde să rămână în mișcare (prima lege a lui Newton), trenul își va menține viteza chiar și atunci când se deplasează în sus, pe pistă, intervenind, desigur, forța de gravitație. Când trenul, în traseul său, urcă unul dintre dealurile mici, energia cinetică se schimbă înapoi în energie potențială. În acest fel, cursul pistei este de conversie în mod constant de energie, de la cinetică, la potențială și invers.
Această fluctuație în accelerare este ceea ce face montagne russe-ul atât de distractiv. În cele mai multe montagne russe-uri, dealurile scad în înălțime pe măsură ce vă deplasați de-a lungul pistei. Acest lucru este necesar deoarece rezervorul de energie totală construit pe dealul de ridicare este pierdut treptat, din cauza forței de frecarea dintre tren și pista, precum și dintre tren și aer.
La nivelul său cel mai de bază, un montagne russe este – o mașină care folosește gravitația și inerția pentru a trimite un tren de-a lungul unei piste speciale.
Senzațiile oferite de montagne russe
În momentul în care ești într-un montagne russe, corpul tău simte accelerația într-un mod ciudat. Atunci când mașinăria prinde viteză, forța reală care acționează asupra ta este scaunul ce împinge corpul înainte. Dar, din cauza inerției corpului tău, vei simți o forță în fața ta, împingându-te în scaun. Astfel, vei simți accelerarea ce va veni din direcția opusă. Această forță (pentru simplitate, o vom denumi forța de accelerare) se simte exact la fel ca forța de gravitație care te trage spre Pământ. De fapt, forțele de accelerație sunt măsurate în G-forțe, în care 1 G este egal cu forța de accelerație gravitațională în apropierea suprafeței Pământului (9,8 m/s2, sau 32 ft/s2).
Atunci când ești într-un montagne russe, vei observa că se schimbă în mod constant accelerația și poziția vehiculului față de pământ, făcând forțele de gravitație și accelerare să interacționeze în mai multe moduri interesante. Când străbați un deal abrupt, gravitația te trage în jos în timp ce forța de accelerare te ridică. La o anumită rată de accelerare, aceste forțe opuse se echilibrează reciproc, fapt care te face să simți o senzație de imponderabilitate – aceeași senzație pe care o are parașutistul în cădere liberă. Dacă se accelerează în jos destul de repede, forța de accelerație depășește forța de gravitație, ceea ce face să te simți ca și cum ai fi tras. Dacă sunteți în accelerație, pe un deal abrupt, forța de accelerație și gravitatea trag în aproximativ aceeași direcție, ceea ce va face să te simți mult mai greu decât în mod normal.
O plimbare cu un montagne russe are un efect ciudat asupra corpului tău, deoarece corpul tău nu este complet solid – este compus din mai multe părți conectate. Atunci când corpul tău este accelerat, fiecare parte a sa este accelerată individual. Bancheta te împinge la spate, mușchii din spatele tău împing unele organe, care la rândul lor împing alte organe. Acesta este motivul pentru care vei simți plimbarea cu tot trupul tău.
În mod normal, toate părțile corpului se împing unele pe altele, din cauza forței constante de gravitație. Dar în “cădere liberă”, când mașinăria coboară în viteză de pe un deal, nu există aproape nicio forță care acționează asupra ta. În acest caz, părțile corpului nu se vor împinge unele pe altele la fel de mult. Senzația creată este că acestea nu ar avea greutate. Stomacul este brusc foarte ușor, deoarece există mai puțină forță de împingere, fapt care vă dă o senzație de gol. Același lucru se întâmplă atunci când vă deplasați într-o vale în viteză, cu mașina sau când coborâți cu liftul.
Într-un montagne russe, aceste senzații sunt completate de tot felul de indicii vizuale – se transformă – ”susul în jos”, înălțimi amețitoare și structuri de tip – trecători. Reperele vizuale sunt o parte importantă a plimbării, deoarece acestea vă transmit ce va urma. Corpul tău nu poate simți viteza de fiecare dată, însă, cu siguranță, va simți de fiecare dată când are loc o schimbare de viteză (accelerarea).