Looping, Kurve, Sturzflug: Wieviel Physik steckt in einer Achterbahn?
Das Rattern wird leiser, der Wagen klettert immer höher und plötzlich geht es steil nach unten! Der Bauch kribbelt, die Haare flattern und alle jubeln. Weißt du, dass hinter jedem Looping, jeder Kurve und jedem Sturzflug jede Menge Physik steckt? Ohne unsichtbare Kräfte würde sich kein einziger Wagen von der Stelle bewegen!
Der Weg nach oben
Am Anfang jeder Fahrt zieht eine Kette den Wagen langsam den ersten Hügel hinauf. Sobald der Wagen oben auf der Spitze angekommen ist, schaltet sich die Kette aus und der Wagen ist auf sich allein gestellt. Klingt riskant? Ist es aber nicht, denn dort hat der Wagen etwas Wertvolles gesammelt: gespeicherte Energie. Man nennt sie Lageenergie, weil sie einfach daherkommt, dass sich der Wagen in der Höhe befindet.
Fallen, sausen, wieder steigen
Sobald die Abfahrt beginnt, verwandelt sich die Lageenergie in Bewegungsenergie. Ihr haben wir also das rasante Tempo zu verdanken. Je tiefer der Wagen bei der Abfahrt sinkt, desto schneller wird er. Unten im Tal ist die Geschwindigkeit dann am größten. Durch seinen eigenen Schwung saust der Wagen weiter, gleich wieder auf den nächsten Hügel. Dabei wandelt sich die Bewegungsenergie wieder zurück in Lageenergie. Dieses Hin-und-Her wiederholt sich die ganze Fahrt über, wie eine Schaukel, die niemand anschieben muss. Nur durch die Reibung der Räder geht nach und nach etwas Energie verloren. Deshalb sind die nächsten Hügel meist etwas niedriger als der Erste.
Warum fühlt sich die Fahrt so verrückt an?
Nicht nur Geschwindigkeit sorgt bei uns für Nervenkitzel, sondern vor allem der Wechsel der Kräfte, die auf unseren Körper einwirken. Fährt der Wagen durch ein Tal, fühlen wir uns schwer, weil uns mehrere Kräfte gleichzeitig nach unten drücken. Oben auf einer Hügelkuppe passiert das Gegenteil: Für einen kurzen Moment fühlt es sich an, als würde man schweben. Dieses Gefühl nennen echte Achterbahn-Profis „Airtime“!
Kopfüber im Looping
Beim Looping wird das Prinzip auf die Spitze getrieben. Der Wagen muss schnell genug sein, damit er die ganze Runde schafft und sicher auf den Schienen bleibt. Dann sausen die Fahrgäste einmal kopfüber durch die Luft.
Vorne, hinten oder in der Mitte?
Wer schon mal in einer langen Schlange vor einer Achterbahn gewartet hat, hat vielleicht bemerkt: Die Plätze ganz vorne und ganz hinten sind besonders beliebt. Wieso eigentlich? Vorne spürt man den Fahrtwind am stärksten und hat freie Sicht. Hinten fühlt sich die erste große Abfahrt oft noch aufregender an, weil der ganze Zug schon ordentlich Fahrt aufgenommen hat und der letzte Wagen mitgezogen wird. Deshalb erwischt es die Passagiere ganz hinten bei der ersten großen Abfahrt mit dem stärksten Schwung von allen.
Physik zum Anschnallen
Klick, der Bügel schnappt ein, die Kette ruckelt los und ab jetzt übernehmen Lageenergie, Bewegungsenergie und jede geheimnisvolle Kraft in der Kurve das Kommando. Wer hätte das gedacht: Physik kann ganz schön rasant sein!
Bildquelle: Klimenchenko, E. (2021, 11. Juli). Menschen, die tagsüber Achterbahn fahren. Unsplash.
https://unsplash.com/de/fotos/menschen-die-tagsuber-achterbahn-fahren-4Vp4Ru7lYj4
Quellen: https://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/mit-isaac-newton-in-der-achterbahn/ https://de.schubu.org/p860/von-kurvenfahrt-und-achterbahn
