过山车研究

过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话。那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了。当然，如果你受身体条件和心理承受能力的限制，无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。

在刚刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是引力势能，即由势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。

第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但它不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘那样的高度所需要的机械能了。

过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而就会产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨飞出去。

车头部的车厢情况就不同了，它的质量中心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”质量中心越过高点被引力推动。

到达“垂直循环”时，沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时，乘客就会有一种被压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上，在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了一种向心力。这种环形轨道是水滴形的，目的是为了“平衡”引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果弯曲的程度较小时，这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程，机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸中气体的压力来控制的。

要写初速度分析,最高点速度分析,研究背景,还有受力分析,要有把过山车当做质点的理想化模型,在配些说明,1500字很容易写

文/李宏涛

前期外盘NYBOT白糖和内盘郑糖芝麻开花节节高的涨势让大家深刻感受到了市场做多的热情是如此高涨，然而近期来势凶猛的大跌却几乎让所有人都“跌破了眼镜”，深度跌幅创下2个月来的最低点，也为历年之罕见，白糖期货玩起了“过山车”行情。之前造成国际糖价的大涨有几方面的因素，一是美元贬值，二是全球商品的大幅涨价，国际基金和投资大量涌入糖市；三是油价的上涨带动了糖价的上涨，因此全球经济的发展状况，决定了国际市场整体期现背离的情况。而对于继续萎蘼不振的美国经济，也有投资者开始担心其影响会波及到商品市场，甚至是其他国家的经济发展，进而对继续在商品市场做多持保守态度。

但近期这波快速下挫，犹如暴风骤雨，其最根本的原因是原油、其他软商品和谷物等的弱势，导致了基金和投机商的出逃，也在糖市掀起了一波急流勇退的旋风。由于美元持续走软，今年纽约交易所原油期货价格涨幅已超过16%，黄金价格更是突破了1000美元/盎司的大关，其他商品期货价格也连创新高，正在市场前景似乎一片大好之际，著名投行高盛公司给大家“泼了一瓢冷水”：由于美国经济堪忧，油价可能结束前一阶段的疯涨，进入短暂调整期。

尽管美元疲软使黄金市场受益，但对商品市场并没有产生正面影响，据最新消息，巴西食糖和酒精公司的盈利状况确实不好。而美联储一再出手降息救市的老招术已经惭惭显现出疲态，反而因此让市场对美国经济愈加缺乏信心，效果适得其反。

投资者一边担心着美国经济前景不佳，同时有关贝尔斯登银行(优先级经纪业务的规模居全球第三、仅次于高盛和摩根士丹利)流动性危机的谣言流传并蔓延开，于是国际油价于17日出现巨幅回落。当天纽约商品交易所4月交货的轻质原油期货价格尾盘收于每桶105.68美元，较前一交易日下挫4.53美元，创17年来最大单日跌幅。美国芝加哥农产品(15.70,-0.53,-3.27%)期货市场同样也遭遇了抛售狂潮，玉米、小麦、大豆和豆油等所有期货交易品种的价格全线跌停。显而易见，经济衰退的担忧已经盖过美元走软的影响。在投资者担忧美国经济将陷入更困难的境地的心态下，加上部分投机资金紧急获利离场，直接引发和导致了农产品期货市场的骤然全面“降温”。

投机基金一直是最近左右糖市风云的一只无形之手，受国际套期保值基金买盘的推进，国际原糖价格从去年12月份的10美元/吨上涨至今。但是，基金素以快速进入和撤出市场而声名狼藉，这对上涨根基并不牢固的食糖业而言是一个负面消息，因此当国际糖价一度被推至15美分的高位后，原来被基金认为被严重低估的食糖价值已经基本上接近了其目标值，获利出逃当然成为了投机客们的首选。