Beschleunigungskräfte
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Vertikale g-Kräfte:

Auf unsere Erde wirkt eine Kraft, ohne die das Leben auf der Erde unvorstellbar wäre: Die Erdanziehungskraft. Die normale Erdanziehungskraft, beträgt 1 g. Das sind 9,81   . Man spricht hierbei auch von der Erdbeschleunigung. 1 g bedeutet man ist der normalen Erdanziehungskraft ausgesetzt und würde, wenn man irgendwo hinunter springen würde, mit einer Beschleunigung von 9,81   dem Boden entgegen kommen. Wäre dies nicht so, würden wir auf der Erde schweben und hätten es wahrscheinlich nicht so einfach.
Bei Achterbahnen spielen Beschleunigungskräfte die wohl größte Rolle. Sie machen den Reiz des Achterbahnfahrens aus. Man unterscheidet bei den vertikalen g-Kräften zwischen positiven und negativen. Positive g-Kräfte bekommt der Fahrgast in Tälern zu spüren. Bei der Expedition GeForce beispielsweise, herrschen in den Tälern bis zu 4,5 g. Natürlich wirken solche Kräfte nur für ein paar Augenblicke, da sie sonst gesundheitliche Schäden verursachen können. Der krasse Unterschied hingegen tritt auf wenn der Zug eine Kuppe überfährt, oder eine Steile Abfahrt hinunterstürzt. In diesem Augenblick herrschen negative g-Kräfte.

Doch wie kommen diese Kräfte eigentlich zu Stande? Die Antwort liegt bei der Trägheit der Masse. Befindet sich der Fahrgast in einer Achterbahn und fährt eine Steigung hinunter, so stellt sich der Körper auf diese ein. Hört die Steigung aber plötzlich auf und es geht
einen Hügel hinauf, so fährt der Zug oder Wagen nach oben, obwohl der Körper aber weiter nach unten will und wird somit logischerweise in den Sitz gepresst. 4,5 g bedeutet, dass der Körper mit der 4,5-fachen Erdbeschleunigung in den Sitz gepresst wird. Er wird also mit dem 4,5-fachen des eigenen Körpergewichts belastet. Ein 80 kg schwerer Mann würde in diesem Moment also 360 kg wiegen. Wenn es nun den Hügel hinaufgeht, gewöhnt sich der Körper wieder an diese Situation. Auf dem Hügel neigt sich der Zug aber wieder abwärts und der Körper will weiter nach oben. Schwerelosigkeit oder geringe negative g-Kräfte sind die logische Folge. -1 g würde in diesem Fall bedeuten, dass die Erdbeschleunigung genau in die entgegengesetzte Richtung wirken würde und der Körper so mit einer Beschleunigung von 9,81   vom Sitz abheben würde, was jedoch vom Sicherheitsbügel verhindert wird.
Dieser Effekt ist für viele Fans der prickelndste Moment beim Achterbahnfahren und wird Airtime genannt. Man hat also wirklich das Gefühl zu fliegen. 
Für die Achterbahnkonstrukteure ist es von immenser Wichtigkeit bei der Streckenplanung von Achterbahnen diese Kräfte zu beachten, welche von der Momentangeschwindigkeit und dem Radius der Hügel, beziehungsweise Täler abhängig sind. So müssen die Streckenabschnitte der jeweiligen Momentangeschwindigkeit angepasst werden. Ist beispielsweise das Tal zu klein und die Geschwindigkeit zu hoch, wird das Limit der positiven, vertikalen g-Kräfte überschritten und der menschliche Körper würde gesundheitliche Schäden davon tragen. Im Normalfall sollten die vertikalen g-Kräfte stets zwischen max. 6 g und min. -2 g liegen (siehe Bio-Teil).
Ist das Tal jedoch zu groß und die Geschwindigkeit zu klein, so wirkt die Fahrt langweilig und unspektakulär, was natürlich verhindert werden möchte. Bei Kinder und Familienachterbahnen senken die Konstrukteure die g-Kräfte jedoch wegen der Zielgruppe der Passagiere.

Laterale g-Kräfte:

Laterale oder seitliche Beschleunigungskräfte sind uns allen vom Autofahren bekannt. Durchfährt man eine Linkskurve, so wird der Passagier automatisch wegen seiner Trägheit nach rechts gedrückt.!!!!!!! Bei den meisten Achterbahnen versucht man diesen eher unangenehmen Effekt zu verringern, indem man in den Kurven die Schiene neigt. Auf Grund dieser Tatsache wirken die Kräfte je nach Neigung der Schiene mehr oder weniger vertikal. Neigt man die Schiene um 90° wirken die Kräfte in einer Kurve wie in einem Tal und die lateralen g-Kräfte sind vollends aufgehoben. Bei manchen Achterbahnen, vor allem bei Holzachterbahnen, neigt man die Schiene jedoch weniger stark, um ein Out-Of-Control-Feeling zu schaffen und so eine wildere, aber auch unangenehmere Fahrt zu gestalten.

 

 

Es handelt sich hierbei um 2 Kurven mit dem gleichen Radius, welche mit fast gleichen Geschwindigkeiten (75 und 76 km/h) durchfahren werden. Links ist die Kurve nicht geneigt. Auf den Fahrgast wirken hohe laterale g-Kräfte (2,5 g). Rechts ist die Kurve um 65° geneigt, wodurch die lateralen g-Kräfte verringert werden und die vertikalen zunehmen.

 

Dieser Effekt ist für viele Fans der prickelndste Moment beim Achterbahnfahren und wird Airtime genannt. Man hat also wirklich das Gefühl zu fliegen.
Für die Achterbahnkonstrukteure ist es von immenser Wichtigkeit bei der Streckenplanung von Achterbahnen diese Kräfte zu beachten, welche von der Momentangeschwindigkeit und dem Radius der Hügel, beziehungsweise Täler abhängig sind. So müssen die Streckenabschnitte der jeweiligen Momentangeschwindigkeit angepasst werden. Ist beispielsweise das Tal zu klein und die Geschwindigkeit zu hoch, wird das Limit der positiven, vertikalen g-Kräfte überschritten und der menschliche Körper würde gesundheitliche Schäden davon tragen. Im Normalfall sollten die vertikalen g-Kräfte stets zwischen max. 6 g und min. -2 g liegen (siehe Bio-Teil).
Ist das Tal jedoch zu groß und die Geschwindigkeit zu klein, so wirkt die Fahrt langweilig und unspektakulär, was natürlich verhindert werden möchte. Bei Kinder und Familienachterbahnen senken die Konstrukteure die g-Kräfte jedoch wegen der Zielgruppe der Passagiere.

 

Die Züge haben jeweils die gleiche Geschwindigkeit (77 km/h), jedoch unterscheiden sich die Größen der Täler, was zur Folge hat, dass die vertikalen g-Kräfte variieren. Links würden auf den Fahrgast 4,1 g wirken, was bei einer Achterbahn noch im Normalbereich liegt. Rechts hingegen würden 6,2 g wirken. Für den Fahrgast wäre das eher unangenehm (siehe Bio-Teil).

 


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