롤러코스터의 어디에 타야 가장 스릴있을까?

March 28: Opening Day of Coney Island Cyclone Roller Coaster

저는 놀이공원에 가면 롤러코스터는 꼭 탑니다. 그리고 탈 때마다 맨 앞에 타죠. 전망이 다 보이고 왠지 스릴이 넘칠 것 같아서 입니다. 하지만 과연 롤러코스터의 맨 앞자리가 가장 스릴이 넘칠까요? 저는 이제까지 그렇게 알고 있었는데 일반물리학 책을 보다가 ‘그것이 아니다’라고 하더군요.

롤러코스터의 맨 앞과 뒤의 가속도를 물리학적으로 분석하기

1. 첫 번째 차가 내리막 궤도를 막 내려가는 순간

첫 번째 차가 내리막 궤도를 막 내려가는 순간

아, 프린터기가 스캔이 가능하니 정말 편하네요. 온라인상에서 일일이 수식을 적으려면 무척 힘들었는데..

2. 마지막 차가 내리막 궤도를 막 내려가는 순간

마지막 차가 내리막 궤도를 막 내려가는 순간

보시다시피 마지막 차가 내리막 궤도를 막 내려가는 순간에서 첫번째 차가 내려갈 때보다 4배의 가속도를 더 받게 됩니다. 물론 차체의 개수가 많아지만 이 가속도 차이는 더 커지겠지요.

롤러코스터의 마지막 차가 가장 스릴있는 이유

하지만 아직 의문은 풀리지 않았습니다. 첫번째 차에 탄다고 해도 마지막 차가 궤도를 막 내려가는 순간에는 마찬가지로 가속도가 4배가 되기 때문입니다. 하지만 잘 생각해보면 첫번째 차와 마지막 차의 가속도에 대한 해석을 다르게 할 수 있음을 알 수 있습니다.

첫번째의 차가 내리막 궤도를 막 내려갈 때, 가속도를 만드는 것은 첫번째 차 자체의 내리막길 방향 성분 무게입니다. 하지만 마지막 차가 내리막 궤도를 막 내려갈 때 가속도를 만드는 것은 나머지 차들이 오른쪽 방향으로 당기는 힘이죠.

즉, 마지막 차가 내리막길에 다가가면 다가갈수록 오른쪽으로 향하는 가속도는 점점 커집니다. 따라서 내리막길에 도달해서 공중에 뜨는 순간에 오른쪽으로 많은 힘이 가해지게 되므로 그만큼 더 스릴있는 것이지요.

저도 이 사실을 몰랐는데 공부하면서 알게 되었네요. 이제부터 롤러코스터를 탈 때에는 뒷자리에 타야겠습니다. 저는 워낙 놀이기구에 ‘무서움’이라는 것을 못느끼는 편인데,1 뒷자리에 타면 더 스릴이 넘칠 것 같네요ㅎㅎ

  1. 솔직히 놀이기구가 왜 무서운지 이해가 안됨ㅋㅋ

10 comments

  1. 그리고 뒷자리에 타면 앞에 뭐가 오는지 잘 몰라서 더 스릴있는 것도 있을것 같은데요? ㅋㅋ

  2. 전 항상 마지막에 타죠 ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
    아 그러고보니 놀이공원 간 지도 꽤 오래되었네요. 놀이기구 정말 좋아하는데 ㅎㅎ

  3. 죄송한데요.. 저희가 힘들게 켈빈의 정전기 발생기 장치를 만들었는데….. 멀티미터로 측정해보니, 1.5볼트 남짓 밖에 발생하지 않더라구요… 그래서 그런데 저희가 맨 위의 물통을 플라스틱으로 했고, 노즐도 플라스틱, 바닥의 양동이는 페인트통 으로했고, 중간의 고리는 구리선으로 했거든요.. 근데.. 제 생각에는 노즐과 중간 고리의 낙차가 크지 않아서 그런것 같은데 어떻게 해야 더 큰 전기가 발생할 수 있을까요?

    1. 우선 사이즈가 가장 중요합니다. 페인트통의 크기가 어느정도인지는 모르겠지만, 최대한 큰 것으로 하세요.
      노즐은 무엇으로 하셨나요? 저희는 병원에서 쓰는 링겔로 했는데, 딱 맞더라구요. 물방울을 한방울씩 빠르게 떨어지도록 조절해 보세요.
      노즐과 중간 고리의 차이는 그렇게 큰 영향을 미치지 않는 것으로 알고 있습니다. 다만, 좀 가까운 것이 더 좋을 듯 하네요.
      저희는 고리에 캔을 사용했습니다. 음료수캔 말고, 코스트코같은 곳에서 파는 큰 통조림 캔 같은 것 있는데, 그게 딱 좋을 것 같았어요. 그런데 인터넷에서 찾아보니 고리로 해서 성공한 사람도 많네요..

      기타 잡다한 팁들이 있는데 생각이 잘 안나네요. 잘 안되면 언제든지 물어보세요~

  4. 재밌는 사실이네요.
    스트링님 글을 읽고 스릴을 느끼는 기준을 가속도가 아닌 가가속도로 바꿔서 생각해보고 있는데… 계산이 복잡해져서 며칠동안이나 잡고 있네요 =ㅅ=; 물리 문제 하나를 갖고 이렇게 오래 고민하기는 처음이에요ㅋㅋ

  5. 참 그리고 본문의 계산에서는 장력의 개념을 도입, 식 두개로 연립하셔서 가속도를 구하셨는데…
    알짜힘만 사용하셔도 연립 없이 간단한 계산으로 가속도를 구하실 수 있습니다.
    (경우-1 예) a = f/m = mg*sin(45)/5m = g*sqrt(2)/18
    경우-2 도 마찬가지의 방법으로 구할 수 있구요.
    사실 계산을 간략화하는 것은 크게 중요한 것은 아니지만… 머리를 덜 써도 되니까요ㅋㅋ;;
    (일반물리를 볼 정도면 이미 아실 것 같은 포스가 새삼 뒤늦게 느껴지는군요)
    혹시 그 일반물리는 할리데이인가요

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