Página inicialA Física da Montanha Russa! Por Elisiane Campos de Oliveira Albrecht Show
Muitos passam pela euforia e apreensão ao andar em uma montanha russa. Ao fazer isso você deve ter se perguntando por que sempre há no inicio uma grande subida, a qual é seguida de uma sucessão de abismos abruptos e curvas inesperadas. A física pode dar uma explicação para esta questão  Neste tipo de brinquedo, temos a energia potencial gravitacional aumentando, à medida que o carrinho sobe e, como conseqüência, a velocidade diminuindo. Quando o carrinho desce ocorre o contrário, ou seja, a energia potencial diminui, transformando-se em energia cinética e, com isto, aumentando a velocidade. Se considerarmos que não há atrito entre o carrinho e o trilho, podemos dizer que a energia mecânica se mantém constante, sendo esta, a soma das energias potencial e cinética. Podemos relacionar a energia potencial gravitacional com a altura e energia cinética com velocidade, ou seja, se imaginarmos um objeto em duas alturas diferentes, suas energias potenciais também serão diferentes. A energia potencial gravitacional relaciona-se com a altura, a massa e a aceleração da gravidade através da seguinte expressão: Ep = m.g.h onde m é a massa, g a aceleração gravitacional e h a altura do objeto. Suponhamos que o carrinho está na altura do solo, este será nosso ponto de referencia e possuirá uma energia potencial nula. Agora imaginemos que ele sobe até uma altura de 10m a partir do ponto de referência. Neste caso, existe uma energia potencial que é igual a 10m (altura) multiplicado pela massa do carrinho e pela aceleração gravitacional. No caso da energia cinética, quanto maior a velocidade de um corpo, maior será sua energia. A expressão abaixo relaciona a massa, a velocidade e a energia cinética de um corpo: Nas imagens a seguir temos dois exemplos: na primeira figura vemos um corpo situado a uma altura h a partir do solo. Neste caso, ele possui uma certa quantidade de energia potencial. Na segunda imagem, vemos a energia potencial sendo transformada em energia cinética ao longo do percurso. Existe um sistema simples em que também podemos observar a conservação de energia como acontece na montanha russa. Imagine uma corda com massa desprezível e, em uma de suas extremidades, uma massa (uma bola, por exemplo), a passo que a outra ponta está fixa no teto, conforme mostra a figura a seguir: Deslocando a bola da posição natural de equilíbrio e mantendo a corda esticada, armazenamos energia potencial nela. Quando a esfera é solta, faz um movimento pendular ganhando energia cinética. Ao passar pelo ponto mais baixo (ponto inicial) sua energia cinética é máxima, sendo esta, agora, transformada em energia potencial. Ao chegar a sua altura máxima (máxima energia potencial) a bola volta a descer aumentando novamente a energia cinética, e assim sucessivamente. De acordo com o principio de conservação de energia, no retorno a bola não terá uma energia potencial maior que sua energia inicial. Se tivéssemos um sistema ideal (sem interferências externas) o pêndulo oscilaria eternamente. Na próxima vez em que você passar pela montanha russa, veja esses detalhes: a primeira subida é muito maior (para armazenar energia potencial que compense as perdas pela resistência do ar e atrito com os trilhos) e todas as subidas e descidas são sucessivamente menores que a anterior. REFERÊNCIAS: Torres, C. M. A, Ferraro, N. G, Soares, P. A. de T. Física: Ciência e Tecnologia. V. 1, p. 220 a 223. http://www.infoescola.com/fisica/lei-da-conservacao-de-energia/ Como o carrinho não é motorizado, todo o movimento de uma montanha-russa é resultado quase que exclusivo da ação da força da gravidade. Por isso, o trajeto desse emocionante brinquedo sempre tem logo de cara uma enorme descida que dá o impulso inicial para o carrinho percorrer o resto do caminho. “Usando termos físicos, a gente diz que, no alto da montanha, o veículo acumula a chamada energia potencial que, durante a queda, se transforma em energia
cinética – ou energia de movimento – pela ação da força gravitacional”, diz o físico Antônio de Pádua, consultor de parques de diversões. O detalhe é que uma parte dessa energia é perdida na forma de calor, por causa do atrito com o trilho e com o ar, o que diminui gradativamente a velocidade e a altitude máxima que o carrinho pode atingir. Enquanto ele está a todo vapor, a emoção fica mesmo por conta do desenho do trajeto, cujo objetivo é jogar o passageiro nas situações mais apavorantes
possíveis. Mas alguns cuidados básicos devem ser tomados. A velocidade no looping não pode diminuir muito, senão o carrinho despenca. Já as curvas em alta velocidade devem ser inclinadas para dentro para aumentar o contato com o trilho e evitar que o veículo saia pela tangente. Apesar dos circuitos cada vez mais mirabolantes – e assustadores -, o princípio básico do brinquedo permanece o mesmo desde as primeiras montanhas-russas modernas, criadas no final do século 19. Mas também existem
algumas novidades. Uma das mais importantes foi o desenvolvimento de sistemas de propulsão para lançar o carrinho a partir da plataforma de embarque, eliminando a necessidade da grande descida inicial como fonte de impulso. Um desses sistemas, que usa a atração eletromagnética para movimentar os carrinhos, faz com que eles atinjam 160 km/h em sete segundos, um recorde para esse tipo de brinquedo. Brincando com a gravidade Energia acumulada No alto da primeira subida o carrinho acumula a energia que vai precisar para percorrer todo o trajeto do brinquedo. Essa energia se transforma em velocidade conforme ele despenca na descida, provocando aquele famoso friozinho na barriga Trânsito controlado Muitos brinquedos operam com até cinco carrinhos ao mesmo tempo, por isso são usados sensores para controlar o fluxo. “O carrinho não tem freio, mas ele pode ser parado em locais estratégicos por um freio externo, para evitar colisões”, diz o administrador Hércules Vergari, supervisor de manutenção de um parque em São Paulo Empurrãozinho inicial A maneira mais comum de içar o carrinho até o topo da montanha é usando uma corrente rotatória posicionada no meio do trilho, logo no começo do trajeto. Ganchos fixados na parte de baixo do carrinho se prendem na corrente quando o veículo passa sobre ela. Esse é o único momento em que o carrinho recebe algum tipo de propulsão Disputa de forças Num looping, os passageiros ficam literalmente de cabeça para baixo. Nessa hora, é o movimento do carrinho que o mantém nos trilhos, impedindo que ele despenque no chão pela ação das forças centrípeta – que puxa o veículo para o centro – e da gravidade Erro de cálculo A altura do looping é sempre proporcional à grande descida percorrida pelo carrinho antes desse emocionante obstáculo. Quanto maior a ladeira anterior, mais alto pode ser o looping. Se na hora de projetar a montanha-russa os engenheiros não levarem isso em conta, a aceleração do carrinho pode não ser suficiente para vencer as forças centrípeta e da gravidade que agem no obstáculo. Resultado: o veículo despenca Continua após a publicidade Parada final Quando o carrinho se aproxima do fim do trajeto, no mesmo ponto da estação de partida, um sensor detecta a sua chegada e aciona o sistema de freios. Ele funciona com braçadeiras posicionadas nos trilhos e entre as quais passa uma lâmina presa ao fundo do carrinho. Quando as braçadeiras se fecham, elas comprimem a lâmina e brecam o veículo Adrenalina múltipla VERSÃO TRADICIONAL As primeiras montanhas-russas modernas, do final do século 19, eram feitas de madeira, material que ainda tem seus fãs até hoje. Nesse tipo de brinquedo o carrinho trepida muito, garantindo uma dose extra de emoção. Por outro lado, como a estrutura de madeira é bastante pesada, o trajeto não pode ter obstáculos complexos, como loopings. ARROJO METÁLICO O tubo de aço passou a ser usado nas estruturas em meados do século 20. Como as montanhas ficaram mais leves e flexíveis, foi possível criar novas manobras (como parafuso e looping) e brinquedos cada vez maiores. Na Top Thrill Dragster, no estado de Ohio, nos Estados Unidos, há uma queda de 130 metros e os carrinhos atingem até 200 km/h. PÉ PARA FORA A montanha-russa de aço permitiu o desenvolvimento de vários tipos de trilhos e carrinhos. Um dos mais emocionantes e divertidos é o trilho invertido, em que o carrinho fica embaixo e não em cima do trilho. Por causa dessa disposição, as pernas das pessoas balançam no ar e você pode visualizar bem abaixo de si os abismos que surgem no trajeto. Continua após a publicidade
Mundo Estranho, Tecnologia Como funciona uma montanha-russa? Como o carrinho não é motorizado, todo o movimento de uma montanha-russa é resultado quase que exclusivo da ação da força da gravidade. Por isso, o trajeto desse emocionante brinquedo sempre tem logo de cara uma enorme descida que dá o impulso inicial para o carrinho percorrer o resto do caminho. “Usando termos físicos, a […] Transforme sua curiosidade em conhecimento. Assine a Super e continue lendoQuais conceitos físicos seriam utilizados na construção da sua montanha russa?O princípio que os engenheiros, junto com os físicos, usam para construir a montanha russa é o da conservação da energia mecânica. Fala que se não há forças dissipativas, a [do sistema se conserva.
Como é a física envolvida numa montanha russa?“Usando termos físicos, a gente diz que, no alto da montanha, o veículo acumula a chamada energia potencial que, durante a queda, se transforma em energia cinética – ou energia de movimento – pela ação da força gravitacional”, diz o físico Antônio de Pádua, consultor de parques de diversões.
Quais tipo de energias são utilizadas para a montanha russa funcionar como cada uma delas funciona?No ponto alto da montanha-russa, o veículo acumula energia potencial, que durante a queda se transforma em energia cinética, pela ação da força gravitacional.
Quais as transformações de energia estão envolvidas no brinquedo montanha russa?A energia cinética está relacionada ao movimento. A partir da primeira queda, a energia potencial é convertida em energia cinética. Nas descidas, os carrinhos ficam mais velozes, o que facilita concluir o ciclo da montanha-russa.
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Quais conceitos físicos seriam utilizados na construção da montanha russa?
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