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“熊孩子”的过山车
http://www.100md.com 2016年7月1日 《知识窗》2016年第7期
     过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感着实迷倒了一帮“熊孩子”。挪威的一群“熊孩子”在火车轨道上装了一个过山车的轨道,使火车高速通过了像过山车一样的垂直回环,让坐火车也能体验到像坐过山车一样的感觉。别当真,这只是“熊孩子”们做的广告。那到底能不能在高速行驶的火车上体验过山车的感觉呢?

    一辆高速行驶的火车,首先得保证乘客在舒服、生命安全有保障的情况下,才能考虑尝试像过山车那样通过垂直回环。问题来了,假如火车通过像过山车一样的垂直回环,火车能通过的最大圆半径是200米,那能不能增大垂直回环的半径呢?回答是:“不行”。因为如果增大回环的半径,那么,就算把世界上最快速度的火车搬出来,它也会掉下来。

    对过山车来说,200米的半径绝对可以让乘客潇洒地享受惊险和刺激。可惜,200米半径的圆对火车来说实在太迷你了,大多数高速火车行驶的弧形垂直轨道的半径需要20公里。

    举一个例子可能会更直白一些,从庞迪巴 ZEFIRO系列动车组规格表来看,它能应付的垂直弧形轨道半径最大是900米,如果让它全速行驶的话,大概会产生大约2倍的重力加速度(正常状态下人只能承受1倍的重力加速度)。也就是说2倍的重力加速度能让乘客活下来,但肯定会不舒服,至于火车能不能完好,嘿嘿,那就难说了。

    熊孩子们做的广告当中,火车是17型电气机车,根据速度和车厢数量推算,那个圆的半径大概是70米,视频里的火车只用5秒钟就通过了圆环,速度之快令人诧异。然而,真正的火车却无法到达这个速度,只会毫无悬念地从圈的顶部直接掉下来。

    还有一个问题就是,如果火车在像视频中那么小的圆轨道上行驶的话,火车和乘客要承受9至15倍的重力加速度。很不幸,这个数值是战斗机驾驶员穿着压力服才能承受的临界值。也就是说,火车里的人都要跪了,当然火车本身早就不行了。

    那么,能不能弄一个大一点的圆呢?半径900米的圆环太大,即使火车全速行驶,也会在不到四分之一的地方滑下来。能不能让火车的速度给力一点,弄个喷气式火车?经过演算,波音747的引擎倒是可以使火车提高大概35%的速度,但这样的速度对一个半径900米的圆环来说够了吗?弱弱地回答:“好像还是不够。”

    看来要让火车变成过山车完全是异想天开。不过,小伙伴们可别灰心哦,只要有一个开得足够快的火车和一个足够大的圆环,也许你能体验到坐过山火车的感觉,而这个足够大的圆环似乎应该和世界第一高楼“迪拜塔”差不多高了。 (顾静怡)