Pernahkah Anda bermain ke taman bermain? Di sana mungkin Anda menemukan permainan
semacam roller coaster. Pernahkah Anda menaikinya? Bagaimana
rasanya? Pernahkah Anda berpikir bahwa roller coastermenerapkan
konsep fisika?
Pada roller coaster, penumpang menaiki kendaraan yang tidak
bermesin. Kendaraan ini
dinaikkan ke puncak bukit pertama dengan menggunakan semacam ban berjalan(conveyor
belt), seperti pegangan tangan pada tangga berjalan (eskalator). Lintasan naik
ini dibuat tidak terlalu curam, karena makin curam lintasan, makin besar daya motor
penggerak ban berjalannya (biaya yang dikeluarkan lebih mahal). Puncak bukit pertama
dibuat lebih tinggi dari puncak bukit selanjutnya ataupun dari tinggi loop (lintasan
berbentuk tetes air). Hal ini bertujuan agar kendaraan memiliki energi
potensial yang cukup besar sehingga mampu melintasi seluruh lintasan dengan baik.
Ketika meluncur dari bukit pertama, penumpang dilepas dan jatuh bebas dipercepat.
Agar efek jatuh bebas ini dapat lebih dirasakan, lintasan luncuran dibuat
berbentuk seperti sebuah parabola (lintasan benda di bawah medan gravitasi).
Gerakan turun dipercepat ini membuat jantung dan alat-alat tubuh sedikit terangkat
dari tempatnya semula (inersia). Efek inersia inilah yang memberikan efek- efek
tertentu seperti rasanya mau terbang, rasa mual, dan jantung berdesir. Memasuki loop,
penumpang dihadapkan pada loop yang seperti tetes cair. Loop tidak dibuat
seperti lingkaran penuh karena pada titik terendah loop yang berbentuk lingkaran
penumpang akan mengalami bobot 6 kali bobot semula. Bobot sebesar ini membahayakan
penumpang karena darah tidak mampu mengalir ke otak, mata berkunang-kunang, dan
pingsan. Di puncak loop, penumpang tidak akan jatuh karena gaya sentrifugal yang
dirasakan mampu mengimbangi gaya berat akibat tarikan gravitasi bumi. Gaya
sentrifugal juga dirasakan penumpang saat melintasi belokan belokan tajam yang
dibuat sepanjang lintasan. Saat penumpang berbelok ke kanan, penumpang akan
terlempar ke kiri. Sebaliknya, ketika roller coaster berbelok
ke kiri, penumpang akan terlempar ke kanan. Penumpang akan terlempar lebih
keras jika berpegang erat-erat pada batang pengaman. Oleh karena itu, penjaga
taman hiburan biasanya menyarankan penumpang untuk membiarkan tangannya bebas
sambil berteriak-teriak agar lebih nyaman.
(Dikutip seperlunya dari Fisika untuk Semua, Yohanes
Surya, 2004)
Roller coaster adalah
wahana permainan berupa kereta yang dipacu dengan kecepatan tinggi pada jalur
rel khusus, biasanya terletak di atas tanah yang memiliki ketinggian yang
berbeda-beda. Rel ini ditopang oleh rangka baja yang disusun sedemikian rupa.
Wahana ini pertama kali ada di Disney Land Amerika Serikat. Dalam sebuah wahana
roller coaster, tahukah sederet fakta ilmu fisika yang terlibat didalamnya?
Berikut uniknya.com paparkan:
1. Energi Potensial (Ep)
Energi potensial, Ep, yakni energi yang “dikandung” roller coaster dikarenakan
oleh posisinya, bernilai maksimum di posisi puncak lintasan. Energi potensial
bernilai nol di posisi “lembah” (posisi terendah) lintasan. Energi potensial
diubah menjadi energi kinetik, ketika roller coaster bergerak menurun.
2. Energi Kinetik (Ek)
Energi kinetik, Ek, yakni energi yang dihasilkan oleh roller coaster karena
geraknya (dalam hal ini kecepatan), bernilai nol di posisi puncak lintasan.
Jelaskan, mengapa? Energi kinetik bernilai maksimum di posisi “lembah’ (posisi
terendah) lintasan. Mengapa? Energi kinetik diubah menjadi energi potensial,
ketika roller coaster bergerak menaik.
3. Dinamika Roller
Coster
Gerak Roller Coaster mengalami percepatan, yakni perubahan kecepatan terhadap
waktu yakni kecepatan bertambah terhadap waktu, ketika bergerak menurun. Roller
coaster mengalami perlambatan (percepatan negatif) yakni kecepatan berkurang
terhadap waktu ketika bergerak menaik. Perubahan kecepatan juga terjadi saat
roller coaster berubah arah!
4. Gaya Gravitasi (F)
Pada roller coaster, kamu tentu mengalami gaya gravitasi, yakni gaya
(interaksi) yang disebabkan oleh tarikan massa bumi terhadap massa tubuhmu
(karena massa bumi jauh lebih besar dibandingkan dengan massa tubuhmu!).
Rasakan dan kemudian jelaskan, apa efek gaya gravitasi tersebut? gaya gravitasi
tersebut diartikan: F= kurang lebih 10.000 N. tetapi dari hasil penelitian
setiap roller coaster tergantung dengan berat, dan putarannya.
5. Kekekalan Energi
Dalam proses perubahan energi Ek menjadi Ep dan Ep menjadi Ek ini, sebagian
energi diubah menjadi energi panas (kalor) karena adanya gesekan (friksi).
Misal, roda roller coaster dengan rel lintasan. Energi total sistem tidak
bertambah atau berkurang. Energi “hanya” berubah bentuk (misal: Ek, Ep, kalor).
Tambahan:
Gaya Sentripetal
Gaya sentripetal adalah gaya yang “berusaha” menarik objek mengarah ke titik
pusat (sumbu). Ketika roller coaster bergerak melalui lintasan memutar, gaya
sentripental “mempertahankan” roller coaster agar tetap bergerak memutar.