از آن بالا، فریاد شادی مردم به گوش می رسد. حدود نیم ساعت است که در صف ایستاده ای تا نوبت شما هم برسد. صف ترن هوایی مثلا همیشه شلوغ است، اما به انتظارش می ارزد.
در طراحی ترن هوایی که از این پایین هیجان انگیز به نظر می رسد، از قوانین ساده فیزیکی، استفاده شده است. شاید جالب باشد که این قوانین ساده را با هم مرور کنیم، آن وقت این هیجان، دو چندان می شود:
اصل پایستگی انرژی:
" انرژی به وجود نمی آید و از بین نمی رود بلکه از نوع و صورتی از انرژی به نوع و صورت دیگری تبدیل می شود. "
مثلاً وقتی توپی را به زمین می زنیم، انرژی آن از بین نمی رود. اگر مجموع انرژی مکانیکی یک توپ را E بنامیم، این انرژی از جمع دو نوع انرژی پتانسیل و جنبشی حاصل می شود. انرژی پتانسیل (EP) براساس وضعیت و موقعیت جسم در آن ذخیره می شود و انرژی جنبشی (EC) در انرژی جسم در حال حرکت است.
در مثال توپ، هنگام برخورد با زمین، بخشی از انرژی مکانیکی، به صورت انرژی جنبشی، موجب حرکت جسم می شود، برخی به صورت گرما ( توسط اصطکاک ) هدر می رود و هنگامی که توپ دوباره تا ارتفاع کمتری بالا می آید، به صورت انرژی پتانسیل در آن ذخیره می شود و این رفت و برگشت آن قدر ادامه دارد که همه انرژی به صورت انرژی جنبشی گرمایی، هدر رود و توپ بایستد.
در بسیاری از وسایلی که در شهر بازی می بینید. می توانید اصل پایستگی انرژی را به سادگی مشاهده کنید. مثلاً در حرکت تاب های بزرگ، در چرخش سفینه های شادی، در چرخ و فلک و .... اغلب نوعی از انرژی به نوعی دیگر تبدیل می شود.
به نظر می رسد صف کوتاه تر شده است، حالا دیگر نوبت شماست. عجله کنید خوش بگذرد!
از ترن هوایی بیشتر بدانیم
تاریخچه ی کوتاه:
فکر اولیه ساخت ترن هایی هوایی برای جابجایی مواد و کالاها در مسیرهایی که ماشین و گاری توانایی عبور از آن را نداشت شکل گرفت.اولین ترن هوایی در منطقه کوهستانی که بیشتر برای اسکی مورد استفاده قرار می گرفت، در اطراف «سنت پیترزبورگ» در قرن 17بر روی یک تپه یخی ساخته شده است که بخشی از آن در ارتفاع 21 تا 24 متری از سطح زمین قرار گرفته است. نکته جالب در مورد این ترن هوایی این است که همه آن با چوب درست شده که نسبت به فلز مقاومت کمتری برای نگهداری ترن ها در هوا دارد. به نظر می رسد که ازاین ترن ها برای جابجایی مواد غذایی و دارویی از پایین تپه به بالای آن استفاده شده است.
جذابیت این ریل های هوایی که ترن های جدا از هم روی آن سوار بودند در اواخر دهه اول قرن 17 موجب شد که در کشورهای دیگر نیز نمونه هایی از این ترن هوایی ساخته شود. در طراحی و ساخت این ترن ها نظرات جدیدی برای بهتر شدن آنها ارائه و نمونه هایی ساخته شد. در بعضی از این کشورها به جای اینکه چرخ ترن ها را مانند چرخ های ترن بسازند، آنها را مثل چرخ های ماشین می ساختند. به نظر می رسد که اولین ترن هوایی حرفه ای از این نوع در پاریس و به شیوه انگلیسی در سال 1846 و به صورت تک سرنشین ساخته شده است. با وجود اینکه این قطارها با سرعت زیادی در هر جا مورد توجه واقع می شدند ولی تا آن زمان هیچ کدام از آنها در یک مسیر بسته حرکت نمی کردند. در سال 1827 یک شرکت استخراج معدن در «سامیت هیل» در پنسیلوانیا یک مسیر برای ریل های هوایی برای جابجایی زغال سنگ ساختند و با ادامه پیشرفت ساخت این قطارها، در سال 1885 «فیلیپ هینکل» اولین ترن هوایی که ترن های چسبیده به هم داشت را با نام «بالارونده از تپه» ساخت.
ترن هوایی چکونه کار می کند؟
ترن هوایی برای ما جذابیت های زیادی دارد، مثلً هیجان و شادی. یکی دیگر از این جذابیت ها این است که بفهمیم این دستگاه بزرگ چه طوری کار می کند.به خصوص اینکه اغلب ترن های هوایی موتور ندارد و فقط برخی از انواع آنها فقط در چند متر اول ریل به وسیله موتور کار می کند و بقیه مسیررا بدون نیاز به موتور حرکت می کند.
حرکت ترن هوایی بر پایه نیروی گرانش یا همان نیروی جاذبه زمین است. نیروی گرانش زمین از طرف زمین به همه اجسام وارد می شود و باعث می شوداجسام به سمت زمین کشیده شوند.اما چگونه؟
اگر در شهر بازی دقت کنید، در ابتدای مسیر ترن هوایی یک سرازیری وجود دارد. ترن در ابتدا که در این ارتفاع قرار دارد، حرکتی ندارد و سرعت آن صفر است، بنابراین انرژی جنبشی ندارد، (Ec=1/2mv2) پس از قرار گرفتن در پایین ترین نقطه اولین سرازیری ریل همه انرژی پتانسیل آن به جز اندکی که توسط اصطکاک هدر می رود. در نقطه اولیه، به انرژی جنبشی تبدیل می شود
این انرژی جنبشی موجب بالا رفتن ترن در مسیر سربالایی می شود. در نقطه بالای سر بالایی بعدی بیشتر انرژی جنبشی ترن به انرژی پتانسیل تبدیل شده است و به همین ترتیب مقدار انرژی جنبشی و پتانسیل در مسیر تغییر می کند. اما اصطکاک در طول مسیر بخشی از انرژی را همواره هدر می دهد. این اصطکاک باعث می شود رفته رفته در طی حرکت سرعت قطار کم شود و حتی ممکن است در وسط مسیر از حرکت بایستد. برای حل این مشکل دو کار انجام می دهند: اول اینکه مسیر ترن را در ارتفاع بالایی نسبت به زمین می سازند تا انرژی پتانسیل گرانشی زیادی در آن ذخیره شود و دوم اینکه اولین سربالایی مسیر را نسبت به بقیه بلندی های مسیر بلندتر می سازند تا هنگام آزاد شدن، انرژی پتانسیل سرعت ترن در ابتدازیاد شود تا بتواند تمام مسیر را طی کند. در این شکل ها می توانید این ارتفاع و سربالایی را ببینید. قطارهای هوایی بعضی اوقات چرخ هایی شبیه چرخ های ماشین دارند تا اصطکاک ناشی از تماس چرخ ها با ریل را کاهش دهند.