我们都曾在游乐园体验过过山车带来的刺激与乐趣。大部分的过山车每个车厢能容纳2到8人，这些车厢像火车一样通过钩子相互连接，沿着蜿蜒曲折的轨道运行。它的惊险刺激之处正是来源于其独特的轨道设计，这也让许多人兴奋不已。除了带来刺激和冒险的感觉，乘坐过山车还是一个理解物理学原理的好机会。
过山车的启动需要依靠机械装置提供的动力将车厢推到最高点。一旦过山车开始沿着轨道下滑，就不再需要额外的机械动力了。你可能会好奇，是什么力量推动车厢继续沿着轨道运行呢？实际上，推动过山车的力量来源于引力势能，这是一个引力势能和动能之间不断转化的过程。下面我们将详细介绍这个转化过程。
那么，减少的势能是否全部转化为动能呢？实际上并非如此。过山车的车轮与轨道之间存在摩擦，摩擦会产生热量，导致一部分动能和势能的损失。转化的动能不能完全推动过山车回到最初的高度。这也是为什么过山车的后续坡度通常比初始坡度要小的原因。
接下来我们来谈谈过山车带来的刺激感背后的物理原理。坐在过山车最后面的车厢是最刺激的，因为引力作用于中部质量中心，所以最后面的车厢在通过最高点时的速度更快。这会让乘客产生一种被甩出去的感觉。如果尾部车厢的车轮没有牢固地固定在轨道上，可能会发生脱轨。想要追求更刺激的体验，可以选择坐在过山车的最后面车厢。而最前面的车厢则因为质量中心在其后面，短时间内虽然下降，但需要等质量中心越过高点才能被引力推动，所以刺激感相对较弱。
当过山车沿着直线轨道突然向上转弯时，乘客会感到被挤压。这是因为乘客的惯性速度应该是直线向前，但过山车沿着轨道的弯曲行进使得乘客的身体无法按照直线运动。过山车的刺激体验还与其轨道路径密切相关，无论是圆形、椭圆形还是蜿蜒盘曲的轨道，都会给乘客带来不同的刺激感受。
本文作者为王懿，作品为“科普-科学原理一点通”原创内容，转载时请注明出处。
