Efektowne machinerie w lunaparkach to cuda inżynierii, jednak zasada ich działania jest zazwyczaj niezwykle prosta. To, co dzieje się na karuzeli, gigantycznej huśtawce czy w rollercoasterze, łatwo wyjaśniają prawa dynamiki – sprytnie wykorzystane. Wskutek gwałtownych zmian – prędkości, wysokości, kierunku jazdy – ludzkie ciało poddawane jest działaniu sił, których nie może doświadczyć nigdzie indziej.

Chyba że należy do kosmonauty. Obiektywnie patrząc, nie są to doznania przyjemne. Człowiek jest stworzony i przyzwyczajony do pewnego stąpania po ziemi, nie do miotania w powietrzu. Poddany siłom innym niż ziemskie przyciąganie, może poczuć się fatalnie. Mimo to przerażenie i fascynacja wabi do parków rozrywki miliony. Zapinając pasy, oddajemy władzę nad ciałem maszynie, a sami możemy najwyżej krzyczeć ze strachu. Dla tych, którzy lubią się bać, lunaparki są idealnym miejscem na oderwanie się od codzienności. Adrenalina gwarantowana, ryzyko – niewielkie.

KARUZELA SIŁ


Przygodę z lunaparkami zaczyna się zwykle od karuzeli, najpierw tych z wolno obracającymi się konikami, by potem przesiąść się na łańcuchową. Łańcuchy z krzesełkami zwisają, gdy karuzela stoi, wystarczy jednak, że zacznie się obracać, łańcuchy odchylają się, by w pełni rozpędzone wirować niemal równolegle do ziemi. Zwykle mówimy, że odchylenie to powoduje siła odśrodkowa, choć... taka nie istnieje. Kiedy samochód gwałtownie hamuje, a kierowca lub pasażer nie są przypięci pasami, są wyrzucani do przodu z foteli, jak pod wpływem tajemniczej siły. Mówi się czasem, że działa na nich siła bezwładności, ale przecież – zapytani – nie potrafilibyśmy wskazać jej źródła.

Gdybyśmy o opis ruchu zapytali stojącą na poboczu krowę, to okazałoby się, że żadnej tajemniczej siły nie ma: kierowca i samochód początkowo poruszali się razem, a kiedy auto zatrzymało się – kierowca poruszał się dalej. Innym przykładem takiej pozornej siły bezwładności jest siła odśrodkowa, którą możemy zaobserwować w samochodzie czy autobusie, gdy podczas gwałtownego skrętu zarzuca nas w przeciwnym kierunku. I znów tak naprawdę nasze ciała kontynuują bezwładnie swój ruch po linii prostej, a to samochód czy autobus ucieka nam spod nóg. Aby utrzymać się w równowadze, trzeba albo złapać się poręczy w autobusie, albo – w samochodzie – zapiąć pasy. Taką samą rolę w przypadku karuzeli spełniają łańcuchy, na których wiszą siedzenia. Nieustannie przeciwstawiając się naszej bezwładności, powodują ciągłą zmianę kierunku ruchu. Dlatego gdyby łańcuch się zerwał, krzesełko odleciałoby przed siebie, wzdłuż linii stycznej do koła, a nie – jak mogłoby się wydawać – na bok, w kierunku przedłużenia linii łańcucha.

WIRUJE ŚWIAT

Siłę bezwładności można też poczuć w rozmaitych wirówkach. Może to być wirująca coraz szybciej platforma, spychająca ludzi ku brzegom lub rodzaj bębna, w którym siła bezwładności przylepia pasażerów do ścian. Część wirówek pochyla się lub staje pionowo i choć dla bezpieczeństwa ich pasażerowie są przypięci albo zamknięci w przypominających klatkę gondolkach, z fizycznego punktu widzenia to zbędna ostrożność. Wskutek szybkich obrotów na pasażerów wirówek działa siła nawet cztery razy większa od przyciągania ziemskiego, co dla osób ze skłonnością do choroby lokomocyjnej może być fatalne w skutkach.

Podobne urządzenia są wykorzystywane przez astronautów do treningów, ponieważ sprawdzają reakcję organizmu na przeciążenia, powstające podczas startu i lądowania. Przeciętny gość parku rozrywki nie ma jednak końskiego zdrowia astronauty. Mission: Space, symulator lotu na Marsa działający od 2003 roku w Epcot w Orlando, został wyposażony w podręczne torebki, z których można skorzystać w razie nudności. Ponieważ dwie osoby zmarły po jego odwiedzeniu (przyczyną były niezdiagnozowane wcześniej choroby), dziś można również skorzystać z wersji light, w której wirówka nie jest wykorzystywana. Przeciążenia w wersji oryginalnej nie są wprawdzie większe niż na innych atrakcjach (2,5 razy większe od ziemskiego), ale trwają stosunkowo długo, ponad pół minuty.

DIABELSKA SERPENTYNA


Większość odwiedzających parki rozrywki nawet nie patrzy w stronę innych atrakcji. Dla nich liczy się tylko rollercoaster. W Polsce działa zaledwie kilka skromnych krewnych zapierających dech w piersiach urządzeń w zachodnich disneylandach. Choć może się to wydawać niewiarygodne, rollercoaster przebywa zawiłą trasę bez silnika. Wystarczy wciągnąć kolejkę na najwyższy punkt jej toru i pozwolić jej spadać. Jazda polega na ciągłej zamianie energii potencjalnej w kinetyczną i z powrotem (za podjazd pod górę kolejka płaci utratą szybkości, za rozpęd – utratą wysokości), co skutkuje nieprzerwanym przyspieszaniem i zwalnianiem na serii górek, pętli i zakrętów. Mimo wrażenia nieustannego pędu, kolejka cały czas zwalnia wskutek tarcia kół o szyny i oporu powietrza. Część nowych kolejek nie zaczyna ruchu od zjazdu z górki, ale jest wystrzeliwana z hydraulicznej, pneumatycznej czy magnetycznej wyrzutni.

 

Tak działają najwyższe i najszybsze kolejki, w tym rekordowo wysoka (139 m) i rekordowo szybka (206 km/godz.) Kingda Ka w amerykańskim parku rozrywki Six Flags Great Adventure w Jackson w stanie New Jersey. Tego typu rollercoasterom nie zawsze udaje się wspiąć na najwyższy punkt trasy (przyczyną może być m.in. zimno lub wiatr) – zjeżdżają wtedy tyłem na stację początkową, gdzie są ponownie wystrzeliwane. Falstart traktowany jest przez pasażerów jako dodatkowa atrakcja. Wyjątkowa sytuacja zdarzyła się 24 czerwca 2005 r. w Top Thrill Dragster w Cedar Point w stanie Ohio. Rozpędu wystarczyło na dojechanie do szczytu toru, gdzie... wagoniki zamarły w bezruchu. Kilkunastu pasażerów spędziło pełne nerwów 15 minut, dopóki obsługa nie dostała się na górę, by uruchomić wagoniki.

Przyczyną intenstywności doznań na rollercoasterze jest bezwładność, która każe ciałom kontynuować ruch, podczas gdy kolejka radykalnie go zmienia. Przyspieszenie odczuwane przy zmianach prędkości w mniejszej skali czuć na co dzień w samochodzie – przy rozpędzaniu jesteśmy wciskani w fotel, a nagłe hamowanie szarpie ciałem do przodu. Jeśli grawitacja i siła bezwładności spowodowana przez przyspieszenie ciągną nas w przeciwne strony, częściowo się znoszą – czujemy się lekko. Dzieje się tak na szczytach górek, które pokonuje kolejka. Gdy siły się równoważą, odczuwamy chwilowy stan nieważkości, a kiedy – np. na dole pętli – kierunek sił jest taki sam, czujemy się nienaturalnie ciężcy, bo przyspieszenie kilkukrotnie większe od ziemskiego wbija nas w fotel. Taki stan to przeciążenie, a jego wielkość określa się przez podanie, ile razy wartość przyspieszeń przekracza wartość przyspieszenia ziemskiego g.

Przeciętny człowiek wytrzymuje przeciążenia rzędu 5 g, lotnicy i kosmonauci nawet 9 g, rekordziści – przekraczające 100 g, tyle że działające przez ułamki sekundy. Kierowca Formuły 1 David Purley podczas uderzenia w bandę doznał przeciążenia 175 g podczas trwającego 0,03 s wytracania prędkości ze 174 km/godz. do 0. Robert Kubica podczas wypadku w Grand Prix Kanady doświadczył „zaledwie” 75 g. Konstruktorzy kolejek starają się ograniczyć nieprzyjemne doznania powodowane przez przeciążenia. W tym celu np. pochylają szyny na zakrętach, by siła bezwładności wciskała pasażerów w fotele, a nie próbowała wypchnąć ich z wagonika.

Dużej sprawności inżynierskiej wymaga też konstrukcja wszelakich pętli śmierci, w których rozpędzona kolejka przejeżdża pętlę z dołu do góry i zatacza koło, mimo że w górnej części pętli pasażerowie jadą głową w dół. Aby wagoniki nie runęły w dół, ich prędkość w najwyższym punkcie pętli musi być odpowiednio wysoka – wtedy siła bezwładności dociśnie wagoniki do szyn, mimo że wiszą do góry nogami. Ale duża prędkość na górze pętli oznacza jeszcze większe prędkości – a więc i ogromne przeciążenia – na jej dole. Najprościej się o tym przekonać, rozkręcając szybko ciężarek zaczepiony na sznurku, tak by zataczał pionową pętlę – zauważymy, że nasza ręka czuje dużo większe obciążenie, gdy ciężarek znajduje się na dole pętli, niż kiedy jest na górze. U pasażerów kolejki przeciążenia na pętli mogą powodować urazy szyi. Pod koniec XIX w. niesławą z tego powodu okrył się rollercoaster Flip Flap w nowojorskim parku Coney Island, gdzie na pętli w kształcie koła pasażerowie doświadczali siły 12-krotnie przekraczającej przyspieszenie ziemskie.

Wyjściem okazało się projektowanie pętli nie kolistej, ale o kształcie przypominającym odwróconą kroplę (tzw. krzywa Cornu). Na takim torze krzywizna w najniższym punkcie pętli jest dużo mniejsza niż w jej punkcie najwyższym, co pozwala znacznie obniżyć odczuwane przeciążenie – w przypadku pętli śmierci rzadko przekraczają 3–4 g. Ten sam kształt zaczerpnięty z krzywej Cornu stosuje się w projektach ślimaków na skrzyżowaniach dróg. Projektanci atrakcji w parkach rozrywki muszą pogodzić moc wrażeń z wymogami bezpieczeństwa. Konstruktorów ogranicza wytrzymałość ludzkiego organizmu, który źle znosi przeciążenia przekraczające czterokrotnie siłę grawitacji lub trwające dłużej niż parę sekund.

BYLE NIE SZKODZIĆ


Szybkie rollercoastery nie mogą jeździć nawet podczas mżawki, ze względu na ból odczuwany przez pasażerów podczas uderzenia kropli deszczu przy takiej prędkości. Najłatwiej, choć banalnie, wabić do lunaparków coraz większymi rozmiarami i prędkościami. Tę metodę daje się zastosować nawet dla zwyczajnych karuzeli łańcuchowych – w parku Tivoli w Kopenhadze od 2006 r. można zataczać kółka nad miastem na rekordowej wysokości 80 m. Najwyższy na świecie diabelski młyn (165 m) zacznie się kręcić na początku 2008 roku w Singapurze.

Rollercoastery uatrakcyjnia się większą ilością elementów i umieszczaniem pasażerów w coraz bardziej przerażających i działających na wyobraźnię pozycjach – na stojąco, siedząco z nogami dyndającymi w powietrzu lub na leżąco, by stworzyć iluzję lotu. Na czterech kolejkach można runąć pionowo w dół (jedna z nich, Oblivion w angielskim parku Alton Towers, wpada do ciemnej dziury, z której wydobywa się dym). Inny szatański pomysł to dwie trasy zbudowane obok siebie, by stworzyć iluzję zderzenia. Fani rollercoasterów cenią sobie też obracające się fotele w „czterowymiarowych” kolejkach, takich jak X w Six Flags Magic Mountain niedaleko Los Angeles i Kirnu w parku Linnanmäki w Helsinkach. Amatorzy sportów ekstremalnych mają do dyspozycji różne wariacje na temat skoków na bungee (np. w parku Old Town w Orlando) czy swobodnego spadania bez lin i uprzęży. SkyVenture w Orlando pozwala fruwać w potężnym strumieniu powietrza jak przed otwarciem spadochronu, a w Terminal Velocity w Extreme World w Wisconsin Dells można zeskoczyć bez zabezpieczeń na znajdującą się 30 m niżej siatkę.

NA ADRENALINIE

 


Popularne w USA parki tematyczne wciągają gości w świat filmów. W Amazing Adventures of Spider-Man w Islands of Adventure w Orlando ruch wagoników kolejki jest zsynchronizowany ze scenami z trójwymiarowego filmu wyświetlanymi na wielkich ekranach. W Men in Black: Alien Attack w Universal Studios Florida, również w Orlando – opartej na filmie „Faceci w czerni” przejażdżce – wyposażeni w broń laserową pasażerowie strzelają do Obcych, a od tego, czy uda im się pokonać kosmitów, zależy zakończenie przygody. By zachęcić do wielokrotnych odwiedzin, w Twilight Zone Tower of Terror w amerykańskich disneylandach zastosowano przypadkowe sekwencje wznoszeń i spadków windy.

Ponieważ powtarzalność wydaje się minusem wielu lunaparkowych atrakcji, być może zwiastunem wesołych miasteczek przyszłości jest Robocoaster – automatyczne ramię zabawiające m.in. gości legolandów. Obecnie jest to tylko gigantyczna pojedyncza mechaniczna łapa trzęsąca na wszystkie strony parą krzesełek, z zaprogramowaną przez pasażerów szybkością i intensywnością, ale firma myśli o projektowaniu działających podobnie kolejek z prawdziwego zdarzenia. Robocoaster ma tę przewagę nad rollercoasterem, że każdą przejażdżkę można zaprogramować inaczej. Jest więc szansa, że nigdy się nie znudzi.

Piotr Szymczak