Warum fällt man beim Looping nicht aus der Achterbahn EINFACH erklärt?
Kann mir das jemand bitte ohne die Kräfte erklären, weil ich den Text nicht verstehe. Ich habe Physik nie verstanden. Mich interessiert das aber durchaus. Oder kann jemand diese Kräfte ,,für Kinder" erklären. Anscheinend bin ich zu doof, um das zu verstehen.
3 Antworten
Die simple, realistische Antwort lautet:
Achterbahnzüge haben sowohl auf als auch unter der Schiene Räder, sodass sie so oder so nicht aus dem Looping fallen könnten. Die Mitfahrer selbst werden natürlich durch Sicherheitsbügel im Sitz gehalten.
Die etwas theoretischer Antwort, vereinfacht:
Ein Objekt ändert seine Geschwindigkeit, Rotation oder Bewegungsrichtung nicht, außer, es wirkt eine Kraft darauf. Das nennt man Trägheit.
EInfaches Beispiel: Ein Ball, der auf einem flachen, harten Platz liegt, rollt nicht von alleine los. Kickt man ihn, rollt er meistens so lange, bis ihn irgendwas aufhält. Er bremst nicht von alleine. Man kann es auch bei Kometen oder Asteroiden beobachten, die fliegen im Weltall auch immer geradeaus weiter und werden nie langsamer (es gibt auch keine Luft, die sie ausbremst), und sie ändern ihre Richtung nur, wenn z.B. die Gravitationskraft eines Sterns sie dazu zwingt.
Nehmen wir an, der Achterbahnzug fährt gerade in den Looping ein. Er hat eine Geschwindigkeit und rollt geradeaus vorwärts. Nach dem Prinzip der Trägheit würde der Zug immer weiter geradeaus rollen. Nun biegt sich aber die Schiene nach oben. Sie zwingt den Zug, sich nach oben zu bewegen, entgegen seiner Trägheit. Weil der Zug sich aber eigentlich lieber geradeaus bewegen will, drückt er gegen die Schiene, die versucht, ihn auf die Kreisbahn* zu zwingen. Hier haben wir auch die Kräfte, von denen gesprochen wird.
Die Zentripetalkraft ist die Kraft, die dadurch erzeugt wird, dass die Schiene den Zug auf eine Kreisbahn zwingt. Die Zentripetalkraft ist die (Schein-)Kraft des Zuges, der sich gegen die Schiene drückt, weil er lieber geradeaus als auf einer Kreisbahn fahren würde.
Da sich in einem Looping die Schiene nie aufhört, nach oben zu krümmen, sondern dies solange tut, bis eine 360°-Umdrehung vollendet ist, bestehen diese Kräfte auch während des gesamten Loopings. Zu jedem Zeitpunkt möchte der Zug eigentlich geradlinig aus dem Looping "ausbrechen" und die Schiene zwingt ihn zu jedem Zeitpunkt entgegen der Trägheit dazu, weiter der Kreisbahn zu folgen.
Für die Mitfahrenden Menschen gilt übrigens das gleiche: Auch unsere Körper haben Trägheit, und genau wie der Zug wollen diese sich eigentlich immer in die gleiche Richtung bewegen. Genau so, wie die Schiene den Zug dazu zwingt, die Richtung zu ändern, zwingt der Zug dann die Körper der Fahrgäste, die Richtung zu ändern. Das erfahren wir dann als Kraft, die uns in den Sitz drückt. In Wirklichkeit drückt uns aber der Zug eben auf die Kreisbahn, in die er von der Schiene gedrückt wird.
Also ganz vereinfachte Zusammenfassung: Achterbahn-Züge wollen keine Loopings fahren, und wenn die Schiene sie dazu zwingt, dann drücken sie sich aus Trotz (oder eher aus Trägheit) gegen die Schiene, auch wenn sie bereits kopfüber stehen.
*Loopings sind natürlich keine perfekten Kreise, da bei einem Kreis die Zentripetal- bzw. Zentrifugalkraft so schlagartig eintreten würde, dass es unangenehm oder gar ungesund wäre. Daher haben Loopings meist einen graduellen Übergang, was zu einer Tränenform führt, die fachlich korrekt Klothoide heißt.
Die Fliehkraft in der Kurve ist so groß, dass sie einen so stark in die Sitze drückt, dass man deshalb nicht herunterfallen kann.
Stell dir vor du hast eine Schnur und am ende der Schnur ist eine Murmel. Wenn du die Schnur jetzt nimmst und kreiselst, dass die Murmel Loopings schlägt spannt sich die Schnur weil die Murmel nach außen will.
Das selbe passiert so ähnlich bei der Achterbahn. Du wirst in deinen Sitz gedrückt. Nennt sich Zentrifugalkraft. Du würdest auch ohne Sicherheitsbügel nicht rausfliegen.
Das ist irgendwie voll krass und jetzt habe ich es auch endlich mal verstanden. Danke. :)