Teori Fisika Pada Roller Coaster

Roller coaster adalah permainan yang menggunakan konsep fisika. Berikut akan dijelaskan beberapa teori fisika pada roller coaster :
Adapun konsep fisika yang digunakan antara lain;

1. Energi Potensial (Ep)

Energi potensial, EP, yakni energi yang “dikandung” roller coaster dikarenakan oleh posisinya.

• Bernilai maksimum di posisi puncak lintasan ( Ep =  mgh ).
• Bernilai nol di posisi “lembah” (posisi terendah) lintasan ( Ep = 0 ).
• Energi potensial diubah menjadi energi kinetik ketika roller coaster bergerak menurun

2. Energi Kinetik (Ek)

Energi Kinetik, Ek, yakni energi yang dihasilkan oleh roller coaster karena geraknya (dalam hal ini kecepatan).

• Bernilai nol di posisi puncak lintasan ( Ek = 0 ).
• Bernilai maksimum jika berada di posisi “lembah” (posisi terendah) dari lintasan

( Ek   = 1/2mv2 )

• Energi kinetik di ubah menjadi energi potensial ketika roller coaster bergerak naik

3. Energi Mekanik

Puncak titik A sengaja dirancang lebih tinggi dari pada loop B, hal tersebut memungkinkan energi potensial di A lebih besar sehingga mampu berjalan melalui lintasan di B dengan baik.
Lintasan roller coaster sengaja di rancang seperti tetesan air mata yang terbalik. Karena jika lintasannya di rancang seperti tetesan air mata yang sesungguhnya atau lingkaran penuh maka saat kendaraan berada pada posisi terendah, maka bobot beban akan terasa enam kali lebih berat dari pada berat normalnya. Dan hal itu dapat menyebabkan pusing yang begitu dahsyat dan mengakibatkan pingsan. Tetapi jika lintasan di rancang seperti air mata terbalik, maka beban kendaraan saat berada di titik terendah akan terasa 3,7 lebih berat dari pada berat normalnya. Dan itu tidak akan menimbulkan pusing yang begitu dahsyat.Ketika roller coaster berada di titik terendah yaitu B maka;
EMb        =          EMc
Ekb + Epb           =          Ekc + Epc
1/2mv2b  + mghb             =          1/2mv2b  + mghb
Energi Mekanik bernilai tetap sepanjang lintasan karena kita menganggap bahwa tidak ada gaya gesekan, maka Roller coaster akan terus bergerak lagi ke titik C dan seterusnya.

4. Dinamika Roller Coster

Gerak roller coaster mengalami percepatan. Yakni perubahan kecepatan terhadap waktu. Kecepatan bertambah terhadap waktu ketika bergerak menurun. Roller coaster mengalami perlambatan (percepatan negatif). Yakni kecepatan berkurang terhadap waktu ketika bergerak naik. Perubahan kecepatan ini juga terjadi saat roller coaster berubah arah

5. Gaya Gravitasi

Pada roller coaster, pasti kita mengalami gaya gravitasi, yakni gaya (interaksi) yang disebabkan oleh tarikan massa bumi terhadap massa tubuh kita (karena massa bumi jauh lebih besar dibandingkan dengan massa tubuh). Gaya gravitasi tersebut diartikan => F ≤ 10.000 N . tetapi dari hasil penelitian setiap roller coaster tergantung dengan berat, dan putarannya.

6. 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).

7. 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.

8. Gaya Sentrifugal

Bentuk alur lintasan roller coaster yang menikung, menjadikan gaya sentrifugal bekerja pada pengendara. Tergantung di tikungan mana ia berada, gaya sentrifugal dapat menyebabkan berat pengendara bertambah (G>1)atau berkurang (G<1).
Gaya sentrifugal yang dirasakan penumpang bukan hanya pada loop saja, tetapi juga pada setiap tikungan yang dibuat sepanjang lintasan. Ketika penumpang berbelok kekanan, penumpang akan terlempar ke kiri. Sebaliknya ketika berbelok ke kiri penumpang akan berbelok ke kanan. Orang akan terpental lebih keras jika berpegang erat‐erat pada batang pengaman, karena itu agar lebih nyaman banyak penumpang membiarkan tangan mereka bebas
Ketika roller coaster melaju turun (lihat kurva yang rendah), gaya berat akan searah dengan gaya sentrifugal, yang menyebabkan gaya keseluruhan bertambah (gaya yang searah akan dijumlahkan), sehingga anda seperti merasa tertekan ke bawah (G>1).
Sebaliknya ketika roller coaster melaju naik (lihat kurva yang tinggi), gaya berat akan berlawanan arah dengan gaya sentrifugal, sehingga gaya keseluruhan akan menjadi kecil (gaya yang searah akan dikurangi). Ini menyebabkan ada gaya yang seolah-olah menarik anda keatas (G<1).
Sumber :
Wiley,john dan sons,ic., 1987. Physics, 3^nd edition. Jakarta: penerbit Erlangga
http://id.wikipedia.org/wiki/Roller_coaster
http://travel.detik.com/read/2014/04/10/073810/2550699/1382/2/begini-cerita-awal-mula-roller-coaster
https://www.facebook.com/DuniaFisikaAzizah/posts/319691761511806
http://sweetmaulida.blogspot.com/2014/12/aplikasi-fisika-pada-permainan-roller.html