Nos parques de diversões de todo o mundo, as montanhas-russas representam o clímax da emoção e da adrenalina. Estas estruturas de aço retorcido e de madeira esculpida levaram gerações de pessoas a experimentar uma combinação única de medo, admiração e excitação. Mas alguma vez se perguntou o que torna uma montanha-russa tão emocionante ou como é que os engenheiros concebem estas viagens de cortar a respiração? A resposta está, em grande parte, na física.

As montanhas-russas são verdadeiros laboratórios científicos, onde os conceitos mais básicos da física, como a velocidade, a aceleração, a gravidade ou a conservação da energia, têm de ser aproveitados para proporcionar uma experiência que o faça gritar de excitação de uma forma segura e fiável.

ACELERAÇÃO E VELOCIDADE: AS CHAVES DA EMOÇÃO

A alta velocidade é, sem dúvida, um dos aspectos mais marcantes de uma montanha-russa. Por isso, ao longo de todo o percurso, os seus criadores acabam por jogar com este factor, aumentando e diminuindo a velocidade nas diferentes secções, criando um percurso completamente dinâmico.

Assim, quando, no início do percurso, se começa a subir a primeira colina, a mais alta, para permitir atingir a velocidade máxima e ganhar impulso para percorrer todo o percurso, está-se a determinar a velocidade inicial da atracção. Quanto mais alto subir, mais energia potencial acumulará (devido à distância do solo) para que, ao descer, toda ela se transforme em energia cinética, a energia do movimento, e crie a velocidade.

No entanto, à medida que avança na atracção, a fricção entre a sua boleia e os carris, bem como a resistência do ar, reduzem a sua velocidade. Por esta razão, os engenheiros têm em conta a altura das colinas e o percurso da atracção, a fim de manter sempre uma velocidade positiva para que os diferentes jogos de velocidade possam ser realizados em segurança.

Todas estas mudanças são conhecidas como aceleração, que pode ser positiva se consistir num aumento da velocidade ou negativa se, pelo contrário, a velocidade diminuir. Este é um conceito muito importante, uma vez que não ocorrerá apenas durante as subidas ou descidas. Por exemplo, a aceleração aparecerá em curvas apertadas, mascarada sob o nome de aceleração centrífuga, que é sentida como aquela força perceptível que nos puxa para fora.

FORÇA GRAVITACIONAL E SENSAÇÃO ZERO

Uma das sensações que nos deixa de cabelos em pé é a de experimentar algo semelhante à ausência de peso. Ocorre, por exemplo, quando se começa a descer uma colina, quando se fazem curvas muito acentuadas a alta velocidade ou nos famosos loops, e é reconhecível pela impressão de que se está a sair do assento. No entanto, trata-se apenas de um efeito meticulosamente estudado pelos criadores da atracção e, em caso algum, comprometerá a sua segurança. 

De onde vem, afinal, esta sensação? Bem, o protagonista deste efeito é, mais uma vez, a força centrífuga, ou seja, a que se encarrega de o puxar para fora em todas as mudanças bruscas de direcção. Assim, nas secções onde actua, se aparecer com muita força, pode equilibrar-se com a força da gravidade, que está a puxar o seu corpo para o chão, contrariando-a e fazendo com que deixe de a sentir. Desta forma, deixará de sentir o peso do seu corpo, experimentando uma curiosa sensação de flutuação.

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Para proporcionar uma experiência completa, é necessário garantir que o funcionamento da montanha-russa seja eficiente. O aspecto mais importante a ter em conta, para alcançar esse objectivo, é a conservação da energia. Deste modo, a energia do veículo em que os indivíduos se deslocam será sempre a soma de duas outras energias: a potencial e a cinética, sendo a primeira devida à altura e a segunda à velocidade a que se desloca. Assim, a viagem consistirá num jogo em que a velocidade e a altura a que o veículo se encontra se alternam ao longo da viagem.

A eficiência energética deve também estar presente na concepção dos carris. Assim, a existência de diferentes colinas de várias alturas permite que o carrinho ganhe e perca energia durante a viagem, numa dança entre a energia potencial e a energia cinética. Nos loops, os engenheiros devem garantir que a velocidade do carrinho é suficiente para superar a força gravitacional que o puxa para baixo: se perder velocidade no topo do loop, o veículo pode ficar preso ou cair.

Também o controlo da potência deve estar presente do princípio ao fim. De facto, muitas montanhas-russas utilizam um método de travagem conhecido como travagem regenerativa, através do qual a energia cinética transportada pelo veículo é convertida em electricidade, que pode ser reutilizada no sistema de condução. Deste modo, o consumo de energia da montanha-russa é reduzido e esta torna-se muito mais eficiente do ponto de vista energético.