آلية عمل قطار الرولركوستر

2011 طاقة الحركة والوضع – فهم التغيرات داخل الأنظمة الفيزيائية

جنيفر فيغاس

KSAG

قطار الرولركوستر آلية عمل قطار الرولركوستر الفيزياء

تستخدم قطارات الرولركوستر، التي تتلوى منحدرة ومتسلقة على سكك حديدية في مدن الملاهي، الطاقة الميكانيكية بطريقة ذكية؛ لأن معظم عربات هذا النوع من القطارات لا تحتوي على أي محركات على الرغم من إمكانية انطلاقها بسرعات فائقة.

وكل ما تحتاج إليه هو مجرد قوة دفع ابتدائية يؤديها محرك خارجي في بداية انطلاق القطار يساعد على إنتاج دورة حركية تتناوب بين طاقة الوضع والحركة.

تقوم آلة خاصة في بداية رحلة قطار الرولركوستر باستخدام القوة لسحب القطار على السكة نحو الأعلى، حيث تنشأ لدى الركاب الجالسين داخل عربات القطار عند قمة السكة طاقة وضع تجاذبية.

 

وتزداد طاقة الوضع شدة مع تزايد الارتفاع نحو الأعلى، ثم تؤدي الحركة التي اكتسبها القطار بفضل القوة الابتدائية ووزن القطار بحمولته إلى انحدار عربات القطار وركابها نحو الأسفل كما تؤدي حركة القطار إلى نشوء طاقة حركية.

وتتخذ هذه الحركة في بعض الأحيان أشكالاً حلقية تجعل الركاب يدورون في دوامّة من الدوائر المتعددة، وتجمع الطاقة الدورانية لهذه الحركة الحلقيّة بين طاقة الوضع والطاقة الحركية، ما يؤدي إلى استمرار سير عربات القطار.

لو استطعنا، على سبيل الافتراض، تصميم قطار رولركوستر ضخم يعبر جميع قارات العالم، فإن قطاراً كهذا يمكن أن يتابع حركته إلى ما لانهاية عن طريق تحويل طاقة الوضع إلى طاقة حركية لولا وجود عامل الاحتكاك، مثل الاحتكاك بين عجلات القطار والسكة الحديدية.

 

فالاحتكاك المفروض في الحقيقة هو الذي يجعل معظم قطارات الرولركوستر تتوقف تماماً عن متابعة سيرها في نهاية المطاف، كما أن مكابح عربات القطار التي تعمل عن طريق ضغط الهواء تسبب احتكاكاً أسفل العربة يكفي لكبح حركتها وتوقفها عن السير.

إن معظم الآلات في مدارسكم ومنازلكم تستفيد إلى حدٍ كبير من الطبيعة الدورانية لطاقتي الوضع والحركة، فالثلاجات مثلاً تقوم بتدوير سوائل التبريد من أجل امتصاص الحرارة من الأطعمة المخزنة داخل هذه الثلاجات.

كما تستخدم أجهزة تجفيف الشعر الكهرباء كي تحدث حركة دورانية داخل الجهاز وظيفتها تسخين الهواء ودفعه للخارج، أما مجفف الشعر غير الموصول بمقبس الكهرباء لا يحتوي على أي طاقة وضع يمكن استخدامها لتجفيف شعرنا. 

 

وعند وصل القابس بالكهرباء وتشغيل الجهاز تمنح الكهرباء هذا الجهاز القدرة على تسخين ودفع الهواء نحو شعرنا؛ لذلك يحتوي جهاز تجفيف الشعر عند تشغيله على طاقتي الوضع والحركة.

وحتى الأدوات اليدوية، مثل فتاحة العلب، تستخدم طاقة وضع الإنسان من أجل تشغيل آلية حركة الأداة المستخدمة.

إن فتاحة العلب في حد ذاتها ستظل بلا حركة لولا تحويل طاقة وضع الشخص، الذي يقوم باستخدامها إلى طاقة حركية تساعد على بدء تشغيل آلية الفتح المرتبطة بهذه الأداة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]