Tại sao tàu không gian lượn vòng siêu tốc không
bị rơi khỏi đường ray?
Trong các trò giải trí, trò chơi khiến người ta có cảm giác mạnh là tàu
không gian lượn vòng siêu tốc. Con tàu này có cấu tạo bằng vài xe trượt nối
liền nhau. Sau khi hành khách lên tàu thắt dây an toàn, con tàu bị kéo lên vị
trí cao, sau đó rời ra khỏi móc kéo. Con tàu trượt trên đường ray khi lên cao
khi xuống thấp, sau đó đi vào trong một vòng cuốn lớn cao trên 15m. Tàu
càng lúc càng leo lên cao, tiếp đó cả tàu và người cùng lộn ngược và trượt
trên đường ray hình vòng cuốn. Khi đó, sẽ có người lo lắng tự hỏi: "Lẽ nào
con tàu treo ngược như vậy lại không bị rơi khỏi đường ray?"
Thực ra, con tàu không gian lượn vòng siêu tốc sẽ không bao giờ rơi
khỏi đường ray. Bởi vì, vật thể khi di chuyển đều giữ quán tính vận động
thẳng không thay đổi. Nếu muốn một vật thể chuyển động theo vòng tròn
cần phải cung cấp cho nó một lực thẳng đứng mới làm thay đổi hướng vận
động, đó gọi là lực hướng tâm. Khi lực hướng tâm đủ lớn, có thể giữ cho
tàu không gian lượn vòng siêu tốc chuyển động theo vòng tròn. Nếu lực
này quá lớn, tàu không gian lượn vòng siêu tốc có lực ly tâm và sẽ chuyển
động ly tâm. Nếu lực này quá nhỏ, tàu xuất hiện hiện tượng ly tâm. Nếu lực
này mất đi tàu sẽ bay ra ngoài theo ương cát tuyến với vòng cung. Lực
hướng tâm mà tàu không gian lượn vòng siêu tốc cần có khi cuộn vòng do
trọng lực và áp lực của đường ray đối với tàu. Tàu không gian lượn vòng
siêu tốc chuyển động trên vòng quay khi đã đạt tốc độ cần thiết sẽ có xu thế
ly tâm. Khi đà ly tâm đủ lớn, con tàu sẽ áp chặt lên đường ray, an toàn như
khi chạy trên đường bằng. Do vậy, con tàu không bị rơi từ trên đường ray
xuống.
