2021年6月11日
今日の注目
今日はリニアモーターカー、ジェットコースターの仕組みについてです！
3分で読める本記事の構成は以下の通りです。
リニアモーターカーの仕組み
リニアモーターカーは電力と磁力を利用して走ります。
車両のN極、S極とレールのN極、S極が反発しあうことで車体を浮かしているんですね。
ニオブチタン合金などの金属物質を一定温度以下におくと、電気抵抗がゼロになる現象が起きます。（超電導といいます）
この超電導状態のコイルに電流を流すと、電流が抵抗を受けずにコイルを永久に流れ続け、強力な磁界を発生します。（超電導磁石といいます）
リニアモーターカーの車体の連結部には超電導磁石のN極、S極が交互に配置されていて、左右下の3方向に設置された電流が通った推進コイルとの "N極とS極の効き合う力とN極どうし・S極どうしの反発する力" を利用して車体を安定させたまま高速で前進するのです。
ジェットコースターの仕組み
最先端の技術を使うリニアモーターカーに対し、とても簡単かつ効率的な仕組みで成り立っているのがジェットコースターです。
人々が乗り込むキャビンには、そもそも走るための動力装置がついていない場合がほとんどです。
地上にあるモーターを動力にロープやチェーンでキャビンを高いところまで持ち上げていくと、位置エネルギーがうまれます。位置エネルギーの大きさは高さに比例するので、動力をたくわえるために高いところまでゆっくりと上がり、一気に降下して空気抵抗や車輪にかかる摩擦抵抗を受けながら、エネルギーを使い切るまで走り切るのです。
キャビンはレールを左右下の3方向から車輪で押さえながら走行していて、キャビンに乗る人数によって摩擦や空気抵抗は変わってくるものの、ジェットコースターは1人で乗っても大勢で乗っても、速度は大きく変わりません。
"落下速度は質量の影響を受けない" と証明したのが、ガリレオ・ガリレイによる物体落下の実験なんですね。
空気圧やリニアモーターを搭載してコースの途中で加速するジェットコースターも登場したり、進行方向を逆にしたりしてスリルをだすための工夫もなされています。
参考
Emira、山梨県立リニア見学センター、中央新幹線
