EXPOSICIN

Las montaas rusas utilizan slo un motor en el inicio de su recorrido: para poder llegar hasta la altura indicada para luego iniciar la aventura. En lo que sigue del recorrido no se utiliza ningn mecanismo mecnico para ayudar a completar la trayectoria. Esto se debe a queel principio del funcionamiento de las montaas rusas se basa en la ley de la conservacin de la energa.

En este caso, dichas energas son laenerga cinticay laenerga potencial. La energa cintica es aquella que est presente en todo movimiento,es la energa del movimiento. Mientras mayor sea la velocidad, mayor ser la energa cintica que ese cuerpo posea. Por otro lado, la energa potencial refiere laenerga de posicionamiento. As, laenerga potencial gravitatoria, y como bien dice su nombre, refiere a la energa en torno a la posicin de un cuerpo en relacin a la gravedad. Imagina que sujetas un cuerpo con tu mano a una altura de 1 metro del suelo. Ese cuerpo tiene la capacidad de producir energa cintica, dado que si se lo suelta adquiere velocidad. Esa capacidad de producir energa es justamente la energa potencial. El cuerpo a 1 metro del suelo tiene cierta energa potencial, pero a 2 metros tiene mayor energa potencial, a 3 metros tiene ms, y as siguiendo.

Ahora bien, Cmo se relaciona esto con la montaa rusa? Primero tenemos que remitirnos a una de las leyes fundamentales de la fsica: la conservacin de la energa. sta dice quela energa no se crea ni se destruye, sino que se transforma. Es decir, la cantidad total de energa siempre se mantiene constante. Si se retoma esto a las energa cintica y potencial, vemos algo muy peculiar. El cuerpo que se encuentra a 1 metro de altura tiene cierta energa potencial. Cuando se lo suelta, adquiere energa cintica. Entonces, Cul es la energa cintica del cuerpo antes de chocar contra el suelo? La misma que la energa potencial que tena antes de soltarlo!La energa siempre se mantiene constante. As, si al cuerpo se lo soltase desde 2 metros, la energa cintica que adquirira seria el doble que si se lo soltase de 1 metro.

Este fundamento usan las montaas rusas. Una vez que ascienden para luego dejarse caer e iniciar su recorrido, utilizan la conservacin de la energa para funcionar. Cuando se encuentra a una cierta altura, tiene energa potencial. Cuando desciende, sta se transforma en energa cintica, la cual le permite volver ascender para luego descender, as se forma un ciclo de transformacin de la energa en potencial y cintica sucesivamente. Esto permite que las montaas rusas puedan funcionar sin ninguna ayudar mecnica externa, sino hacerlo solo con la utilizacin de las leyes de la fsica.De todos modos, hay que tener en cuenta lafriccin producida por lo rieles. sta desacelera la velocidad de la montaa rusa, produciendo que la energa total neta no sea totalmente mecnica. Es decir,parte de la energa se pierde en calor por la friccin. De todos modos, la energa total s permanece constante, dado que si se sumasen la energa potencial y cintica ms el calor perdido por friccin, el resultado siempre sera mismo, constante. De este modo, a la hora de disear las montaas rusas, los ingenieros siempre tienen que dejar un margen para la prdida de energa por la friccin.

OTRAS LEYES FSICAS PRESENTES EN ELLA

ACELERACINSe caracterizan por un rpido cambio de velocidad y direccin. Las coasters tienen grandes aceleraciones.

FUERZA CENTRPETAEl movimiento a lo largo de una curva o en crculo es siempre provocado por una fuerza centrpeta. Es una fuerza que tira del objeto hacia el centro de su giro.En un looping de una coaster, los pasajeros son empujados hacia el centro virtual de dicho looping, por fuerzas resultantes del asiento, (en la parte ms baja del looping), y por la fuerza de la gravedad, (en la parte ms alta del looping).

FRICCINEs una fuerza que ofrece resistencia al movimiento de un objeto. Aparece como consecuencia de la interaccin de dos superficies en contacto que se desliza una sobre la otra. Se da en el freno del carril.

G:gravedadUna G es una unidad de aceleracin, aceleracin causada por la fuerza de la gravedad. La fuerza de la gravedad hace que los objetos caigan hacia el suelo a una aceleracin de 10 m/sg. Se ve en la parte ms alta de la pista cuando permite la cada del vagn.

INERCIAEs la tendencia que tiene un objeto a cambiar su estado de movimiento. Cuanto ms masa tiene el objeto ms INERCIA tiene, debido a que oponen mayor resistencia a modificar su movimiento

en la direccin en que lo hacen. Un elefante tiene mucha inercia, por inercia. Si se encuentra en estado de reposo, ofrece mucha resistencia para cambiar dicho estado de reposo. En el otro extremo tenemos un lpiz, el cual tiene muy poca inercia. Es fcil mover un lpiz de la posicin de reposo.

PRIMERA LEY DE NEWTON SOBRE EL MOVIMIENTOLos objetos siempre permanecen en reposo o en movimiento rectilneo uniforme a menos que una fuerza cambie su estado de movimiento. A la tendencia que tienen los objetos de mantener su estado de movimiento se la llama inercia. El vagn inicia con inercia. El recorrido ejerce fuerzas que dirigen el momento del carro, a pesar de que la gravedad lo jala hacia abajo mientras que la inercia lo mantiene movindose en linea recta. En un giro nivelado, los pasajeros se mueven hacia delante cuando el carro gira y como resultado, ellos se mueven hacia el lado exterior del carro.

SEGUNDA LEY DE NEWTON SOBRE EL MOVIMIENTOEl cambio en el estado de movimiento de un cuerpo se debe a la accin de una fuerza la cual es directamente proporcional a la aceleracin (la medida del cambio en su estado de movimiento) del cuerpo. La constante de proporcionalidad entre ambas magnitudes se conoce como masa del cuerpo y es una medida de su inercia es decir de su "resistencia"a la aceleracin.El vagn acelera gracias a la fuerza del motor que se aplica segn la masa de este.Fneta=ma TERCERA LEY DE NEWTON SOBRE EL MOVIMIENTO

Si un cuerpo "A" ejerce una fuerza sobre otro cuerpo "B", el cuerpo "B" ejerce una fuerza de igual magnitud y en sentido contrario hacia el cuerpo "A". Esta Ley es conocida como La Ley de la Interaccin o Principio de Accin-Reaccin.Se da en el contacto del vagn con el carril.

PORQUE NO SE DESCARRILAN

La gravedad juega un papel clave para proveer la aceleracin que es frecuentemente la nica fuente de propulsin una vez que la montaa rusa es impulsada hacia arriba de la primer inclinacin. Mientras los carros se mueven sobre el camino, las fuerzas de gravedad los jalan para mantener el contacto con las vas. A travs de las vueltas, crculos y otras inversiones, la inercia (la fuerza creada por la velocidad del tren) mantiene los carros sobre el camino. Incluso cuando la direccin de la montaa rusa es opuesta al movimiento direccional de la gravedad, la fuerza centrpeta impulsa los carros hacia la parte externa del crculo, vuelta u otra forma invertida y hacia el camino, contrarrestando a la gravedad y empujando hacia las vas o el camino en s.

LAS FUERZAS CENTRPETAS

En una montaa rusa de vueltas completas (loops), los principios generales de la fuerza centrpeta estn en operacin, porque el carro est cambiando de direccin en todo momento durante la vuelta. La fuerza que hace que el carro gire a lo largo de la vuelta es la fuerza centrpeta. Cuando el carro empieza su recorrido a travs de la vuelta, la gravedad y el momento estn jalando al carro hacia afuera de la vuelta, mientras que la estructura del recorrido proporciona la"fuerza de asiento"("seat force") que mueve al carro a travs de la vuelta completa. Al ascender, el carro alcanza un punto

donde la gravedad ya no lo est jalando fuera de la vuelta y por lo tanto est actuando como parte de la fuerza centrpeta jalndolo hacia el centro. Es a partir de este punto y hasta la cima de la vuelta, donde es muy importante que el carro tenga el suficiente momento para neutralizar las fuerzas que lo jalan hacia el centro. Este es un aspecto nico de la fuerza centrpeta en un eje vertical: debe de haber el suficiente momento para neutralizar el aumento de fuerza centrpeta que ocurre en la parte superior de la vuelta.

LAS FUERZAS CENTRFUGAS

La fuerza centrfuga no es una fuerza real, sino una fuerza percibida. Solamente puede experimentarse desde el punto de vista de un objeto que gira. Segn las leyes de Newton, esta no es una fuerza real y Newton se refiere a ella como una"pseudo-fuerza". Su concepto es til porque nos ayuda a explicar las sensaciones que siente el pasajero en una montaa rusa.

Por ejemplo, al analizar la experiencia de una vuelta completa vertical, es conveniente estudiar las sensaciones del pasajero de forma relativa a la montaa rusa en vez de a la tierra. Para que las leyes de Newton sean aplicables en tal marco de referencia, una fuerza inercial (fuerza centrfuga) de igual magnitud pero en direccin opuesta, debe de ser incluida en las ecuaciones del movimiento. Con un marco de referencia a lo largo de la curva, el carro est en reposo. Para obtener un sistema de fuerzas balanceado, la fuerza centrfuga que acta hacia afuera debe de ser includa.

CARRITOS CHOCONESLos autos chocadores sirven como una demostracin de las leyes del movimiento de Newton. Primero se demuestra estas leyes con la ayuda de canicas o coches de juguete; colocar una canica en una mesa plana y pedir a tus estudiantes que la consideren como demostracin de que las cosas en reposo tienden a permanecer en reposo. Despus, empujar una canica para que ruede sobre la mesa y puedas demostrar que las cosas en movimiento tienden a permanecer en movimiento. Ahora, golpear una canica con otro para demostrar que por cada accin hay una reaccin igual y opuesta. Por ltimo, hacer que una canica se desplace por una pista y choque con otra ms pequea. Volver a hacerlo, pero que esta vez golpee a una canica ms grande. Hacer que los estudiantes comprendan que es ms difcil cambiar el estado de reposo de la canica ms grande porque tiene mayor masa. A continuacin, que los estudiantes se den vuelo en los autos chocadores, ya que pueden poner en accin las leyes de Newton al chocar entre ellos a toda velocidad.