Tàu lượn siêu tốc hoạt động nhờ đâu?

Tàu lượn siêu tốc có lẽ là loại trò chơi đưa ta gần nhất với trải nghiệm được bay. Nhưng liệu bạn đã bao giờ thắc mắc cách mà cỗ máy này hoạt động chưa? Đâu là nguyên lý giúp giữ chiếc tàu lượn và giúp nó đi nhanh như vậy?

Tàu lượn siêu tốc hoạt động nhờ đâu?

Lịch sử

Ý tưởng về chiếc tàu lượn siêu tốc đầu tiên xuất hiện tại Nga vào thế kỉ 16, khi ấy, người Nga đang xây dựng một đường trượt bằng gỗ khổng lồ rồi phủ tuyết lên để làm sườn dốc cho người tham gia trượt tuyết. Từ thế kỉ 19, người Pháp đã mở rộng ý tưởng này và làm ra một đoàn tàu ngắn gắn với thanh ray. Thiết kế này có được một phần nhờ vào những tiến bộ về mặt công nghệ. Sau đó, người ta dần thêm vào những đặc điểm khác như đường ray dài hơn, góc cua sắc hơn, sườn nghiêng dốc hơn.

Vào giữa thế kỉ thứ 19, Mỹ cũng có một phiên bản tàu lượn siêu tốc của riêng mình dưới dạng một chuyến tàu leo núi đầy thơ mộng với chiều dốc đi xuống liên tục mấp mô, tạo cảm giác hào hứng cho người đi. Mãi sau đó, ý tưởng này mới được xuất hiện trong các công viên giải trí. Tính tới đầu thập niên 20 của thế kỉ trước, đã có hơn 2000 tàu lượn siêu tốc được vận hành khắp tại nước Mỹ.

Các bộ phận

Tàu lượn siêu tốc là một cỗ máy phức tạp. Nó có hình dáng giống một đoàn tàu nhưng lại vận hành không cần động cơ mà chỉ dựa chủ yếu vào quán tính và trọng lực. Một vài mẫu tàu lượn mới hơn thì được trang bị công nghệ tối tân hơn, song trong bài viết này, chúng ta sẽ chỉ giới hạn thông tin về các loại tàu lượn truyền thống.

Để giữ cho đoàn tàu lượn vận hành an toàn từ khi khởi hành tới lúc dừng lại, ta cần sự phối hợp của một vài thành phần khác nhau. Đầu tiên là xích nâng – một sợi xích dài bên dưới đường ray, chạy lên sườn dốc nghiêng, nó cho phép đoàn tàu có thể chậm rãi đi lên đoạn dốc đầu tiên. Cấu trúc của nó khá đơn giản: nó được kết nối với một hệ thống kéo sử dụng motor đặt ở đầu vào cuối con dốc thông qua bánh răng. Đồng thời, mặt dưới của tàu lượn cũng có nhiều thanh móc để kết nối với sợi xích một cách an toàn khi nó được kéo lên dốc. Khi lên tới đỉnh, sợi xích sẽ được thả ra để tàu có thể dễ dàng di chuyển.

Nhiều mẫu tàu lượn đời mới thì được trang bị hệ thống đẩy có sử dụng nam châm điện để tạo ra động năng lớn nhanh hơn. Nhờ vậy mà kiểu tàu lượn này có tốc độ ban đầu đã rất cao mà không cần sử dụng tới đoạn dốc nghiêng đầu.

Một khi đã rời khởi hệ thống hỗ trợ, trọng lực sẽ đảm nhận nốt nhiệm vụ trên quãng đường ray còn lại hoặc cho tới khi tàu gặp một hệ thống đẩy/kéo khác đặt trên đường. Tiếp đó, một hệ thống phanh bằng kẹp sẽ được tích hợp vào đường ray để giúp tàu ngừng lại. Một hệ thống máy tính sẽ nhận biết khi mà tàu đến điểm hãm tốc, sau đó, hệ thống thanh kẹp sẽ bám lấy thanh móc gắn dưới gầm của tàu lượn để giảm tốc và làm con tàu dừng lại.

Vật lý

Tàu lượn siêu tốc hoạt động phần lớn là nhờ tác dụng của thế năng và động năng. Khi đoàn tàu dần được kéo lên dốc (hoặc được kéo đi bằng nam châm), nó dần tích lũy một lượng thế năng lớn. Ban đầu đoàn tàu leo lên càng cao thì trọng lực lại càng kéo nó đi xa hơn.

Một khi đầu tàu chạm đến đỉnh dốc đầu tiên và bắt đầu chuyển động xuống dưới, do tác động của trọng lực, toàn bộ thế năng tàu tích lũy được sẽ chuyển hóa thành động năng. Phần năng lượng này sẽ kéo các toa xe đi xa, khi ấy, độ nghiêng của đường ray sẽ quyết định tốc độ "đổ đèo" của cả đoàn tàu.

Nhờ vào định luật thứ nhất về chuyển động của Newton (một vật đang chuyển động sẽ tiếp tục chuyển động), đoàn tàu siêu tốc sẽ tiếp tục duy trì vận tốc ngay cả khi đang lên một con dốc khác bởi vì nó không hề gặp phải một trướng ngại vật nào. Khi lên dốc, nó lại tạo ra thế năng, phần năng lượng này sẽ lại chuyển hóa thành động năng khi nó xuống dốc. Đây chính là lý do tại sao nhiều tàu lượn siêu tốc lại đi qua không chỉ một đoạn dốc – đó là phương thức vật lý để tiếp tục chuỗi chuyển động của đoàn tàu.

Những tàu lượn siêu tốc ngày nay có rất nhiều đặc điểm mới, từ khởi động nhanh, nhiều thay đổi về đường ray, tới những pha nhào lộn bất chấp trọng lực. Nhưng dù có thế nào đi chăng nữa thì vật lý vẫn sẽ luôn là cái cốt lõi của loại trò chơi này.

Trung ND theo Mindbounce

Đánh giá gần đây
Đọc nhiều nhất Phản hồi nhiều nhất

1 Xác định "cả đời" dùng máy tính Windows nên biết 19 mẹo này

2 Các deal "thơm" nhất ngày Black Friday 27/11/2020

3 Samsung chơi Black Friday lớn: giảm giá lên đến 50% các dòng TV và loa thanh

4 Tại sao bên trong máy giặt lồng ngang đều găm tới vài chục cân bê tông?

5 Tết dương lịch 2021 được nghỉ mấy ngày?

Tin Liên quan
Các tin khác
a
Xem thêm
Góc nhìn VNREVIEW