Quais transformações de energia ocorrem na medida em que um carrinho numa montanha russa está em movimento?

Como o carrinho não é motorizado, todo o movimento de uma montanha-russa é resultado quase que exclusivo da ação da força da gravidade. Por isso, o trajeto desse emocionante brinquedo sempre tem logo de cara uma enorme descida que dá o impulso inicial para o carrinho percorrer o resto do caminho. “Usando termos físicos, a gente diz que, no alto da montanha, o veículo acumula a chamada energia potencial que, durante a queda, se transforma em energia cinética – ou energia de movimento – pela ação da força gravitacional”, diz o físico Antônio de Pádua, consultor de parques de diversões. O detalhe é que uma parte dessa energia é perdida na forma de calor, por causa do atrito com o trilho e com o ar, o que diminui gradativamente a velocidade e a altitude máxima que o carrinho pode atingir. Enquanto ele está a todo vapor, a emoção fica mesmo por conta do desenho do trajeto, cujo objetivo é jogar o passageiro nas situações mais apavorantes possíveis. Mas alguns cuidados básicos devem ser tomados.

A velocidade no looping não pode diminuir muito, senão o carrinho despenca. Já as curvas em alta velocidade devem ser inclinadas para dentro para aumentar o contato com o trilho e evitar que o veículo saia pela tangente. Apesar dos circuitos cada vez mais mirabolantes – e assustadores -, o princípio básico do brinquedo permanece o mesmo desde as primeiras montanhas-russas modernas, criadas no final do século 19. Mas também existem algumas novidades. Uma das mais importantes foi o desenvolvimento de sistemas de propulsão para lançar o carrinho a partir da plataforma de embarque, eliminando a necessidade da grande descida inicial como fonte de impulso. Um desses sistemas, que usa a atração eletromagnética para movimentar os carrinhos, faz com que eles atinjam 160 km/h em sete segundos, um recorde para esse tipo de brinquedo.

Brincando com a gravidade
Aceleração obtida na primeira descida é fundamental para definir o resto do trajeto

Energia acumulada

No alto da primeira subida o carrinho acumula a energia que vai precisar para percorrer todo o trajeto do brinquedo. Essa energia se transforma em velocidade conforme ele despenca na descida, provocando aquele famoso friozinho na barriga

Trânsito controlado

Muitos brinquedos operam com até cinco carrinhos ao mesmo tempo, por isso são usados sensores para controlar o fluxo. “O carrinho não tem freio, mas ele pode ser parado em locais estratégicos por um freio externo, para evitar colisões”, diz o administrador Hércules Vergari, supervisor de manutenção de um parque em São Paulo

Empurrãozinho inicial

A maneira mais comum de içar o carrinho até o topo da montanha é usando uma corrente rotatória posicionada no meio do trilho, logo no começo do trajeto. Ganchos fixados na parte de baixo do carrinho se prendem na corrente quando o veículo passa sobre ela. Esse é o único momento em que o carrinho recebe algum tipo de propulsão

Disputa de forças

Num looping, os passageiros ficam literalmente de cabeça para baixo. Nessa hora, é o movimento do carrinho que o mantém nos trilhos, impedindo que ele despenque no chão pela ação das forças centrípeta – que puxa o veículo para o centro – e da gravidade

Erro de cálculo

A altura do looping é sempre proporcional à grande descida percorrida pelo carrinho antes desse emocionante obstáculo. Quanto maior a ladeira anterior, mais alto pode ser o looping. Se na hora de projetar a montanha-russa os engenheiros não levarem isso em conta, a aceleração do carrinho pode não ser suficiente para vencer as forças centrípeta e da gravidade que agem no obstáculo. Resultado: o veículo despenca

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Parada final

Quando o carrinho se aproxima do fim do trajeto, no mesmo ponto da estação de partida, um sensor detecta a sua chegada e aciona o sistema de freios. Ele funciona com braçadeiras posicionadas nos trilhos e entre as quais passa uma lâmina presa ao fundo do carrinho. Quando as braçadeiras se fecham, elas comprimem a lâmina e brecam o veículo

Adrenalina múltipla
Cada formato de trilho garante uma diversão diferente

VERSÃO TRADICIONAL

As primeiras montanhas-russas modernas, do final do século 19, eram feitas de madeira, material que ainda tem seus fãs até hoje. Nesse tipo de brinquedo o carrinho trepida muito, garantindo uma dose extra de emoção. Por outro lado, como a estrutura de madeira é bastante pesada, o trajeto não pode ter obstáculos complexos, como loopings.

ARROJO METÁLICO

O tubo de aço passou a ser usado nas estruturas em meados do século 20. Como as montanhas ficaram mais leves e flexíveis, foi possível criar novas manobras (como parafuso e looping) e brinquedos cada vez maiores. Na Top Thrill Dragster, no estado de Ohio, nos Estados Unidos, há uma queda de 130 metros e os carrinhos atingem até 200 km/h.

PÉ PARA FORA

A montanha-russa de aço permitiu o desenvolvimento de vários tipos de trilhos e carrinhos. Um dos mais emocionantes e divertidos é o trilho invertido, em que o carrinho fica embaixo e não em cima do trilho. Por causa dessa disposição, as pernas das pessoas balançam no ar e você pode visualizar bem abaixo de si os abismos que surgem no trajeto.

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