Lisebergsprojekt, Kf, Grupp 5, Kanonen och Lilla Lots

Kanonens första krön: Top Hat

Kanonen, som invigdes 2005, är en ovanlig berg- och dalbana, som först får kinetisk energi, genom utskjutningen. Det var den andra berg- och dalbanan i Europa av denna typ. (Alton Towers i England invigde "Rita - Queen of Speed" två veckor innan). Det är en kort tur. Spårlängden är bara 500 m. Tågets längd är 9.784 m.

Börja med beräkningar som kan genomföras före besöket: Efter utskjutningen passerar tåget det första höga krönet , "Top Hat" på bilden

Använd bilden för att uppskatta krökningsradien
Tåget skjuts ut med farten 19.3m/s. Hur högt över startpunkten kan det åka? Behöver man ta hänsyn till tågets längd?
Vilken skillnad blir det beroende på var man sitter?
På http://physics.gu.se/LISEBERG/KANONEN/kanonen_top_loop.avi finns en kort videosekvens av ett tåg som passerar högsta punkten. Denna kan analyseras t.ex. med programmet Logger Pro eller med matlab (frivilligt).
Ni kan också utnyttja tidigare mätdata, se http://physics.gu.se/LISEBERG/accel/data_graf.html

På plats på Liseberg: Tag tid för tågets passage över högsta punkten. Hur stor blir centripetalaccelerationen i högsta punkten? Vilka krafter verkar på tåget? (Kanske kan ni också undersöka om det är skillnad det mellan olika tåg?

Sommaren 2009 hände det nästan omöjliga - ett tåg hade precis lagom mycket energi för att komma till toppen - och bli kvar där. Hur mycket energi har tågen under ert besök "till godo" för att komma över krönet?

Ett majestätiskt ärovarv genom loopen

På väg tillbaka till stationen gör tåget ett avslutande ärovarv, igenom loopen, ovanför dem som väntar. Spåret vrider sig ett helt varv runt tåget. Denna del kallas "heartline roll" eller "heart roll". Den som åker rör sig i en nästan rät linje.

Vilka krafter verkar på den som åker under olika delar av "hjärtlinje-rullningen"?
Gör ett diagram som visar hur krafterna från tåget på den som åker varierar med tiden om rullningen tar 45 m och farten är c:a 11m/s. (Ange krafterna i enheten mg.)
Eftersom du roterar kring dig själv kommer olika delar av din kropp att röra sig på olika sätt. Hur stor skillnad i kraft blir det mellan rotationscentrum och en punkt 50 cm ifrån?
Hur påverkas upplevelsen av att tåget roterar kring en punkt i passagerarens hjärthöjd, snarare än kring passagerarens tyngdpunkt?

Uppskjutet

Figuren till höger visar "g-kraften" under en tur med Uppskjutet. I detta fall blir det vertikalkomponenten av (a-g)/g). Data (tid i sekunder och "g-kraft") finns på filen http://physics.gu.se/LISEBERG/accel/uppdata som kan läsas in i matlab eller kalkylprogram. Några av undersökningarna kan göras före besöket, t.ex.

Hur stor är accelerationen vid starten?
Efter högsta punkten faller man fritt. Hur länge? Vilken fart kommer man upp i?
Vid vilka tidpunkter har farten maximum? är farten 0 någon gång?
Utnyttja grafen (eller data) för att göra en skiss över hastighet och höjd som funktion av tiden och markera de olika momenten.
Prova också numerisk integration redan före besöket. (Det kan vara nödvändigt att lägga till en korrektion - inom mätosäkerheten - för accelerometervärdena.) Ta med data till parken för att jämföra med era observationer nedan. Under besöket kan ni också (frivilligt) ta upp egna mätdata att analysera efteråt.

På plats kan ni, förutom att åka och känna krafterna på kroppen, observera attraktionen. Ser du att var femte tvärbalk är kraftigare? Varje "box" med fem rutor är 12 meter hög. Detta kan du utnyttja för att uppskatta hur högt man kommer vid varje studs: Notera hur många "boxar" den passerar och antalet "smårutor" extra. Skriv ned och spara för att ta med i rapporten! Räkna om till höjd och jämför med mätdata.

Lycka till
Ann-Marie.Pendrill@physics.gu.se