La física amagada a PortAventura World
- Marc del Rey Sánchez
- Dec 10, 2024
- 4 min de lectura
Actualitzat: Feb 7
Probablement coneixeu PortAventura World, ja que aquest parc d'atraccions ubicat entre Vila-seca i Salou (Tarragona) és un dels més importants a escala mundial. Però algun cop heu pensat en tots els càlculs i proves duts a terme a l'hora de dissenyar una nova atracció? No? Doncs esteu sort, perquè aquest article està escrit amb l'únic propòsit de facilitar-vos a vosaltres, lectors, un nou punt de vista respecte a aquestes atraccions mitjançant un parell d'operacions físiques bàsiques pel seu funcionament.
ATENCIÓ!!! Aquests càlculs constitueixen una petita part de tota la investigació científica duta a terme. A més, aquestes són operacions no exactes, ja que no es tenen en compte factors com el fregament o les propietats dels diferents materials.
Dit això, ara passarem a analitzar 2 exemples dins PortAventura World per tal d'entendre aquests processos: l'Hurakan Condor i el famós Dragon Khan.
Hurakan Condor:
En aquest exemple farem el càlcul del temps que passa des del començament de l'atracció fins que aquesta comença a frenar. Aquesta atracció és també coneguda com “la caiguda lliure” per motius tan obvis com que et deixa caure sense cap resistència ni força aplicada.
Aquest realitza el que anomenem com Moviment Rectilini Uniformement Accelerat (MRUA) en el que només influeix la força de gravetat (9,81 m/s²). En aquest exemple, no tindrem en compte la massa de les persones, ja que en cas que els seients incorporessin una bàscula, aquesta marcaria que la massa de qualsevol individu que estigui a l’atracció seria igual a 0. Això és degut al principi d’inèrcia, la qual crea una sensació de "no contacte" amb el seient i, per tant, la bàscula no aplicaria cap força normal (N) contra el cos.
Finalment, com que l'Hurakan Condor arriba a adquirir una velocitat (v) de 115 km/h (31,94 m/s) i té una acceleració (a) de 9,81 m/s², i tenint en compte la relació amb el temps (t), aquestes dades ens permeten trobar el temps durant el qual l'atracció està en una caiguda lliure. El càlcul és el següent:
Dades:
a = acceleració = 9,81 m/s²
v = velocitat = 31,94 m/s
acceleració = velocitat / temps
Càlcul:
Curiositat: Aquesta atracció té un sistema de frenada el qual funciona a través d'una força magnètica de 3G (29,43 m/s²) en sentit contrari a la gravetat.
Dragon Khan:
Es tracta de la muntanya russa més característica del parc. En aquest cas és evident i es pot veure a simple vista la utilització de conceptes físics, ja que aquesta consta de loopings, els quals poden ser perillosos si no es preveuen de forma exacta i perfecta.
Aquesta atracció utilitza el principi de conservació de l'energia, el qual afirma que l'energia no es crea ni destrueix, sinó que es transforma en una altra forma d'energia. El Dragon Khan aprofita la transformació d'energia potencial (Ep) a energia cinètica (Ec). Gràcies a aquest aprofitament, només és necessari que els motors de l'atracció funcionin en començar (fins a arribar a la primera pujada on el tren se subjecta amb cadenes) i en frenar per aturar-se al final.
El funcionament és relativament senzill. Durant la primera pujada, el tren va obtenint més energia potencial (Ep) fins a arribar a dalt, on té la quantitat més gran d'aquesta. Un cop a dalt, comença a baixar per obra de la gravetat i aquesta energia passa a ser cinètica (Ec), exceptuant una petita part que es transforma en calorífica i sonora a causa del fregament de les vies. Per aquest motiu, cada pujada ha de ser menys alta que l'anterior. També és important que en realitzar un looping, la seva energia cinètica (Ec) mai sigui nul·la, ja que el pes no seria compensat per la força centrífuga i el tren cauria estant cap per avall.
Feta aquesta explicació, calcularem l'energia potencial (Ep) del tren en el punt més alt de la primera pujada i l'energia cinètica (Ec) en el punt més baix de la primera baixada.
Energia potencial (Ep) en el punt més alt (1a pujada):
A causa de la falta d’informació sobre la massa del tren (m1), es pren una massa aproximadament coherent de 200 kg per vagó (1400 kg tot el tren). La capacitat del tren és de 28 persones i, agafant la mitjana de pes adult a Espanya (68,9 kg) i multiplicant-la per la quantitat de persones, tenim una massa (m2) de 1929,2 kg. Si es realitza una suma entre masses i multipliquem el resultant per la gravetat (9,81 m/s²) i l’altura (45,1 m), aconseguim l’energia potencial (Ep) quan el tren està a dalt de tot de la primera pujada, la qual dona 1,473 MJ (Megajoules).
Dades:
m1 = massa del tren = 1400 kg
m2 = massa humana = 1929,2 kg
g = gravetat = 9,81 m/s²
h = altura = 45,1 m
Càlcul:
Energia cinètica (Ec) en el punt més baix de la primera baixada:
Amb aquest procediment, calcularem l’energia cinètica (Ec) del tren just l’instant abans d’arribar a baix del tot. Així doncs, per fer-ho, utilitzarem la fórmula corresponent a aquest tipus d’energia. Després de fer el sumatori de masses (les quals són les mateixes que al càlcul de l’energia potencial), s'ha de dividir entre 2 i multiplicar el resultat pel quadrat de la seva velocitat, la qual és de 104,6 km/h (29,05 m/s).
Dades:
m1 = massa del tren = 1400 kg
m2 = massa humana = 1929,2 kg
v = velocitat = 104,6 km/h = 29,05 m/s
Càlculs:
A més, fent la resta entre les dues energies, podem afirmar que l'energia dissipada entre calor i so és de 68,103 kJ (Kilojoules).
Curiositat: En el cas que tinguéssim un got ple d’aigua durant la realització d’un looping, aquesta NO es vessaria, ja que pateix la mateixa força centrífuga que el vagó i els passatgers.
Fins aquí aquesta classe intensiva de física, on esperem que hàgiu après o, almenys, trobat interessant alguna cosa de les que hem explicat en aquest article. Així que ja sabeu... Ara ja podeu fer-vos els intel·ligents davant la persona que us agrada o podeu sorprendre els vostres amics amb els vostres "amplis" coneixements sobre l'ús pràctic de la física (sempre que aquests no hagin cursat el batxillerat científic, és clar).
Comments