某期刊专家的回复 先说一下结论: (1)游乐行业的加速度和物理学中的加速度不是一个概念,物理学中的加速度,是在惯性坐标系下,利用速度的变化去计算的;游乐设施的加速度,是在非惯性坐标系下,乘客自身承受的惯性力除以乘客质量计算的; (2)个别运行特别简单的游乐设施,可以用简化计算,求解加速度,例如滑索、转马、自控飞机; (3)游乐设施加速度和三向加速度没有本质区别,加速度在人体坐标系的三个坐标轴上映射才能获取三向加速度,三向加速度计算不存在简化计算; (4)大部分复杂游乐设施(如过山车、自旋滑车)的加速度通过纯理论推导异常复杂,每一个运行位置都需要复杂坐标系变换,只能获取某个时刻、某个点的加速度值,手工计算难以获取整个运行周期内的加速度值曲线,也就难以获取加速度范围; (5)当前游乐设施行业内,对于运行复杂的游乐设施,只能通过加速度测试仪或动力学仿真去求解整个运行周期内的加速度范围,当前,不存在其他有效、可行的方法。 一、惯性系与非惯性系历史实验 1851年的巴黎,傅科在先贤祠的大厅里的穹顶上悬挂了一条67米长的绳索,绳索的下面是一个重达28千克的摆锤。摆锤的下方是巨大的沙盘。发现摆的振动面不断偏转。从力学的观点来看,这也是由于受到了科里奥利力影响的缘故,这也同时证明了地球的自转。 二、惯性力在加速行驶的汽车中,车上的小球会自发的加速向车尾运动;或者突然刹车,车上的小球会突然加速向车头运动。此时,小球的加速度,在车内找不到施力源。 在非惯性系中,物体的运动不符合惯性定律;从全局视角来看,物体相对非惯性系有加速度,非惯性系相对惯性系有加速度。在非惯性系中,物体的加速度是源于物体的惯性,即:惯性质量对非惯性系加速度的“抗性”。 惯性力——是一种假想的不存在的力,因为在宏观上,惯性力不是由相互作用产生的,而是惯性质量本身的惯性性质。但惯性力的效用——却是真实的存在,其代表着阻止惯性质量运动状态改变的力,或说是保持惯性质量运动状态不变的力。 乘坐游乐设施的乘客,处于非惯性系下,乘客由于自身重量,受到的惯性力是真实存在的,乘客自身能够感知的,非惯性系自身的受力与加速度才是真实发生的。因此游乐行业的加速度和物理学中的加速度不是一个概念,物理学中的加速度,是在惯性坐标系下,利用速度的变化去计算的;游乐行业设备加速度,是在非惯性坐标系下,利用坐标转换,惯性力转化的。 三、绝对加速度和相对加速度加速度分两种: 第一,在惯性系中,加速度是绝对的。即:速度的变化量是恒定的。显然,这是因为惯性系中的物体,受力才会产生加速度,而力是绝对的。从这里可知,估计专家认为的游乐设施加速度是绝对加速度,这种加速度是可以简化计算的。 第二,在非惯性系中,加速度是相对的,但受力效用是绝对的。也就是说,加速度之间是相对的,但只有真正受力的,才具有绝对加速度,不受力的具有相对加速度。游乐设施乘客加速度,是非惯性系的相对加速度,这种加速度,是无法简化计算的。 四、坐标系变换理论研究游乐设施乘客的设计加速度,必须非常熟悉坐标系的变换,坐标系变换是纯理论研究乘客加速度的前提。惯性坐标系和非惯性坐标系转换异常复杂,难以为普通的技术人员所掌握。 这需要单独一篇文章去介绍,这里只需给大家展示其中一段的推导过程: 仅展示一小段坐标变换的推导公式 五、获取游乐设施加速度的两种方法 某些行业专家混淆了物理学加速度(绝对加速度)和游乐设施加速度(相对加速度)的概念,导致自己认知混乱:想当然的认为,物理学的加速度就是8408中要求的加速度;这种加速度,简单的数学公式就能推导出来,所以才说游乐设施三向加速度可以简化计算。 游乐设施加速度的计算异常复杂,通过不断的坐标变化,最后得出的也仅仅是某个点,某个位置的加速度,而不是运行全程的加速度,不是全程加速度,也就无法确定为设备的运行参数。稍微运行复杂一点的游乐设施,加速度的精确计算就超出了人脑的极限。没有人,能把运行复杂游乐设施(如过山车)的三向加速度(不是某个点的加速度),通过纯理论推导出来,因为不可能,人不是计算机。计算机没出现前,科学家穷尽一生,才把π推算到707位,但528位后都是错的,计算机出现后,π推算到2.0132亿位。 另外三向加速度和加速度之间,没有难易之分,他们是映射关系,难度相同。不是专家说的,仅仅是三向加速度,可以通过简化计算去求得。游乐设施三向加速度不存在简化计算。当前复杂游乐设施加速(如过山车、自旋滑车、疯狂老鼠)的求解方法只有两种: (1)构造样机模型,进行动力学仿真计算; (2)安装加速度测试仪,进行现场加速度测试。 六、小结 如果某个特检专家说,复杂游乐设施的加速度,可以通过数学公式推算出来。要么,他是行业内的顶尖专家,大学教授级别的,异常复杂的坐标变换公式,在他眼里,确实简单;要么,他对力学概念一窍不通伪专家,半瓶子水,道听途说一些力学名词,却对深层的概念和原理模糊不清,凭着表层认知,一知半解,妄下结论。 |
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