Mätningar
Acceleration och rotation i Snake
Med en telefon eller annan mätutrustning som samtidigt kan mäta g-kraft, rotationshastighet och lufttryck kan rörelsen i Snake studeras noggrannare (se också filmen över Snake i rörelse). Försök att identifiera de olika perioderna från filmen i graferna på denna sida.
Lufttryck och höjd
Lufttrycket kan ses som ett mått på tyngdkraften per kvadratmeter av all luft som är rakt över oss. Luftens densitet är omkring 1.2 kg/m3 vid 20°C och trycket minskar alltså med omkring 12 Pascal = 0.12hPa för varje meter höjdskillnad (använd uttrycket ρgh). (Med appen Physics Toolbox Play kan man göra en fin demonstration av detta om telefonen har trycksensor).
Beräkna höjdskillnaden mellan högsta och lägsta punken under en tur i Snake. Från grafen ser du att tryckskillnaden är som mest 5hPa mellan högsta och lägsta punkten - vilken höjdskillnad svarar detta mot?
Rotation, acceleration och koordinataxlar
Alla rotationer i attraktionen är runt en horisontell axel, som är i sidled (y-led), sett från den som åker. (I mätningar kallas denna typ av rotation för "pitch".)
Graferna till höger visar "g-kraft" (a-g)/g i riktningarna framåt (grön, x) och uppåt(röd, z), sett från kroppen som åker, rotation runt y-axeln (blå) och slutligen lufttryck, som ger ett mått på ändringen i höjd.
Koordinatsystemet har roterats så att (nästan) all rotation är kring y-axeln
Om telefonen är korrekt orienterad ska all rotation vara kring y-axeln, medan g-kraften ska ha komponenter bara kring x och z-axeln. (Läs mer om koordinataxlar och datainsamling.)
I en gunga väntar man sig att den "vertikala" g-kraften längst ned (röd) ska öka med största vinkeln (som man kan avläsa från lägsta värdet eller från kraften framåt/bakåt (grön). I svängningar i slutet av åkturen är det väldigt små ändringar i största värdet av g-kraften - varför?
Totala kraften från Snake
Den övre grafen visar "g-faktorn" under en tur i Snake, dvs totala kraften från Snake delad med mg. Den undre grafen visar höjden, beräknad med hjälp av lufttrycket.
- I vilket läge är kraften på kroppen som störst? Är det högst upp eller längst ned?
- I vilket läge är kraften på kroppen som minst?
- Hur stor är skillnaden i kraft mellan högsta och lägsta punkten för ett varv?
Rita ett diagram över krafterna som verkar på kroppen för likformig cirkelrörelse (dvs med konstant fart, v) om centripetalaccelerationen är 2g. Hur stor är skillnaden mellan storleken på kraften i högsta och lägsta punkten?
Eftersom vinkeln mellan de två delarna av Snake ändras kommer också rotationsradien, r, att ändras. Välj någon del av turen och sätt 2r≈Δh. Hur lång tid tar ett varv om centripetalaccelerationen är 2g?
Om sidan
Filmklippen i filmen är tagna av Andreas Theve, Gröna Lund och Ann-Marie Pendrill, Nationellt resurscentrum för fysik. Den redigerade filmen kan också laddas ned
Else Peltonen, masters student på Helsingfors universitet använde appen PhyPhox för att samla in mätdata, med en Samsung i sportficka på armen. (Ladda ned originaldata)
Ann-Marie Pendrill gjorde graferna i FreeMat (gratisversion av matlab) efter viss rotation av koordinataxlarna.