Energía Potencial y Cinética en las Montañas Rusas


La Energía Potencial

La energía potencial y la energía cinética también desempeñan un papel muy importante detrás de la mecánica de las montañas rusas. La energía potencial es igual que la energía "acumulada". La energía "acumulada" se contiene dentro del campo gravitatorio. Cuando levantamos un objeto pesado utilizamos energía, la cual se convierte en energía cinética al dejar caer el objeto. El motor de levantamiento de la montaña rusa provee energía potencial cuando eleva el carro a la cima de la colina. Entre más alto se eleve el carro, más energía potencial se acumula; así también se libera más energía cinética cuando el carro se deja caer. En la cima de las colinas, el carro tiene una cantidad muy grande de energía potencial, pero muy poca energía cinética.

La Energía Cinética

La energía cinética, por otro lado, es la energía del movimiento. Entre más rápido se mueve un cuerpo, más energía cinética se produce. Entre más grande sea la masa y la velocidad de un objeto, habrá más energía cinética. Cuando el carro se acelera al descender la colina, la energía potencial se convierte en energía cinética. Cuando el carro está en la cima o en la base de la colina, no se utiliza energía potencial ni energía cinética. Las fuerzas de fricción hacen que sea imposible que el carro tenga la suficiente energía para regresar de nuevo a la altura de la colina de lanzamiento. En ausencia de las fuerzas de fricción, la energía potencial y la energía cinética (energía mecánica) permanecerían iguales. Dado que las fuerzas de fricción consumen parte de la energía mecánica, la primera colina de la montaña siempre es la más alta.

Cuando pensamos en montañas rusas, comúnmente pensamos en la conversión de energía potencial a energía cinética, pero en realidad, las montañas modernas no se mueven en simples líneas rectas. Los giros y vueltas completas plantean nuevas preguntas a la física, ya que alteran el momento que resulta de la primera colina. El recorrido ejerce fuerzas que dirigen el momento del carro, a pesar de que la gravedad lo jala hacia abajo mientras que la inercia lo mantiene moviéndose en linea recta. En un giro nivelado, los pasajeros se mueven hacia delante cuando el carro gira y como resultado, ellos se mueven hacia el lado exterior del carro. Posteriormente, el lado del carro ejerce una fuerza que los lleva a través de la vuelta. Los diseñadores de las montañas se dieron cuenta que podían hacer el paseo más cómodo y más seguro si ladearan las curvas. Al ladear la curva, la mayoría de la fuerza que empuja a los pasajeros a través de la curva viene del asiento, en lugar de venir del lado del carro.