Penerapan Fisika pada Roller Coaster

Penerapan Fisika pada Roller Coaster

Pernahkah kalian semua menaiki roller coaster? Lalu bagaimana roller coaster mampu melaju dengan kecepatan tinggi tanpa terlepas dari relnya?
Barangkali banyak diantara kalian yang pernah menaikinya, tapi belum tahu apa yang menyebabkan roller coaster mampu melaju dengan kecepatan kencang di atas relnya tanpa terjatuh. Ini fakta fisika yang mendasari hal tersebut:
Roller coaster adalah wahana permainan berupa kereta yang dipacu dengan kecepatan tinggi pada jalur rel khusus, biasanya terletak di atas tanah yang memiliki ketinggian yang berbeda-beda. Rel ini ditopang oleh rangka baja yang disusun sedemikian rupa. Wahana ini pertama kali ada di Disney Land Amerika Serikat.

Bentuk permainan ini ternyata mempunyai sejarah yang cukup panjang. Prinsip permainannya sudah dikenal pada abad ke 16, di Rusia. Dimana pada musim dingin, bukit yang membeku dengan bermodalkan balok kayu dijadikan tempat berselancar. Dimusim panas papan seluncur dilengkapi dengan roda. Kemudian ide ini dibawa oleh tentera Napoleon ke Eropa barat (Perancis), hingga disana dikenal dengan nama “Montagnes Russes”(Gunung Rusia). Roller coaster pertama (konstruksi angka 8) yang bentuknya seperti sekarang ini dibuka di Coney Island (Brooklyn, New York, Amerika), tahun 1884,dengan nama “Gravity Pleasure Switch Back Railway”.

Ilmu Fisika dalam Roller Coaster: 1. Energi Potensial
Energi potensial, Ep, yakni energi yang “dikandung” roller coaster dikarenakan oleh posisinya, bernilai maksimum di posisi puncak lintasan. Energi potensial bernilai nol di posisi “lembah” (posisi terendah) lintasan. Energi potensial diubah menjadi energi kinetik, ketika roller coaster bergerak menurun.

2. Energi Kinetik
Energi kinetik, Ek, yakni energi yang dihasilkan oleh roller coaster karena geraknya (dalam hal ini kecepatan), bernilai nol di posisi puncak lintasan. Jelaskan, mengapa? Energi kinetik bernilai maksimum di posisi “lembah’ (posisi terendah) lintasan. Mengapa? Energi kinetik diubah menjadi energi potensial, ketika roller coaster bergerak menaik.

3. Dinamika Roller Coaster (Percepatan & Perlambatan)
Gerak Roller Coaster mengalami percepatan, yakni perubahan kecepatan terhadap waktu yakni kecepatan bertambah terhadap waktu, ketika bergerak menurun. Roller coaster mengalami perlambatan (percepatan negatip!) yakni kecepatan berkurang terhadap waktu ketika bergerak menaik. Perubahan kecepatan juga terjadi saat roller coaster berubah arah! 4. Gaya Gravitasi
Pada roller coaster, kamu tentu mengalami gaya gravitasi, yakni gaya (interaksi) yang disebabkan oleh tarikan massa bumi terhadap massa tubuhmu (karena massa bumi jauh lebih besar dibandingkan dengan massa tubuhmu!). Rasakan dan kemudian jelaskan, apa efek gaya gravitasi tersebut? gaya gravitasi tersebut diartikan => F= kurang lebih 10.000 N . tetapi dari hasil penelitian setiap roller coaster tergantung dengan berat, dan putarannya.

5. Kekekalan Energi
Dalam proses perubahan energi Ek menjadi Ep dan Ep menjadi Ek ini, sebagian energi diubah menjadi energi panas (kalor) karena adanya gesekan (friksi). Misal, roda roller coaster dengan rel lintasan. Energi total sistem tidak bertambah atau berkurang. Energi “hanya” berubah bentuk (misal: Ek, Ep, kalor).

6. Gaya Sentripetal
Gaya sentripetal adalah gaya yang “berusaha” menarik objek mengarah ke titik pusat (sumbu). Ketika roller coaster bergerak melalui lintasan memutar, gaya sentripental “mempertahankan” roller coaster agar tetap bergerak memutar.