跳樓機是如何製造(20分)!

我們在「跳樓機」中自由下墜時，會感受到一種「無重狀態」，就好像太空人在穿梭機中漂浮著一樣。為甚麼物體在引力下自由下墜時會失去重量？這又與太空中的「無重狀態」有甚麼相似的地方呢？





首先想一想為甚麼我們平日會感受到身體的重量。根據牛頓的萬有引力定律，地球對我們的身體產生引力 。但原來地面對我們的身體也產生一個承托力，引力與承托力相等並互相平衡，我們才得以安然地站在地上不動。如果假想承托力消失，我們便會隨引力下墜，掉進地球的中心了！這兩個方向相反的力對我們的身體組織產生一種壓力，使我們感受到自己身體的重量。

早在 17 世紀，伽里略 (Galileo) 已經發現不同質量的物體在引力下會以相同的加速度自由下墜。換句話說，如果我們可以忽略空氣阻力的影響，任何物體在同樣的高度會以相同的時間跌落地面。據說伽里略曾經在比薩斜塔頂掉下兩個大小相等但質量不同的圓球，發現它們同時到地，驗證了上述的原理 (圖三)。讓我們回到「跳樓機」的問題上。當「跳樓機」與你一同下跌時，「跳樓機」和你各自受到地球引力影響下跌，加速度相同，因此「跳樓機」對你幾乎沒有產生任何作用力，沒有了地面或其他物體對你的承托力，你便會毫無束縛，完全感受不到身體的重量了。


圖三 據說伽里略曾經在比薩斜塔頂掉下兩個大小相等但質量不同的圓球，發現它們同時到地。

事實上，太空人在穿梭機中感受「無重狀態」，亦是因為他們在引力下自由下墜的原故。在繞地球的軌道上，穿梭機與太空人各自在地球的引力下運行，穿梭機與太空人之間的作用力很少，於是太空人便可以在機倉中自由地漂浮著。與「跳樓機」唯一不同的是，穿梭機正在軌道上以高速飛行，因此雖然它不停向著地球下墜，卻只是繞地球運行，永遠不會跌落地面。

聰明的同學可能會問，為甚麼不同質量的物體會以相同的加速下墜？這又要用牛頓力學來解釋了。

於是加速度 便與物體的質量 無關了。



you see by your self!!!

自由落體是一種遊樂園和主題樂園中的遊樂器材，在香港被稱為「跳樓機」，而在台灣則受到六福村的影響、通常都稱為「大怒神」。這種遊樂器材的乘坐台可將乘客載至高空中，然後以幾乎重力加速度垂直掉落，最後以機械將乘坐台在落地前停住，這種利用物理學中的自由落體現象設計的遊樂器材，也以相同的名稱命名。
自由落體的外型的主幹為一個高大的柱體，柱體周圍附有軌道，讓乘載具爬昇。乘載具的搭乘人數依設計而異，上具有安全桿和安全帶等保護設備。自由落體遊樂設施的系統中具有偵測載具爬昇、下降速度的感應器，來維持整套機器的正常運作。
全世界最高的自由落體位於日本八景島的海島樂園，這座名為「Blue Fall」的自由落體共107公尺高。台灣最高的自由落體位於九族文化村，高度為85公尺，降落的瞬間時速達105公里。

大怒神：大怒神是位於臺灣六福村主題遊樂園的自由落體遊樂設施，在2004年2月時曾發生因為乘載具上升速度快於正常速度一秒，觸發偵錯系統停止遊樂設施運作，而將遊客困於53公尺（約17層樓）的高空中。最後以手動方式將乘載具拉回地面。
台場遊樂園：位於日本東京，2005年4月一名遊客乘坐自由落體設施時，未做好防護措施，由高空落下而亡。


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0b/PA190100.JPG/150px-PA190100.JPG



圖片參考：http://zh.wikipedia.org/skins-1.5/common/images/magnify-clip.png
迪士尼米高梅影城中的驚魂古塔

美國迪士尼米高梅影城：2005年7月12日，16歲的連恩妮·戴康（Leanne Deacon）在搭乘遊樂園中的自由落體設施「驚魂古塔」之後，產生嚴重頭痛等其他不舒服的症狀。最後她因為情況危急而被送到位於奧蘭多的一間醫院[1]。戴康之後進行了停止內部出血的手術。在2005年8月6日，她搭乘空中急救飛機（air ambulance）回到英格蘭。根據報導，戴康在之前曾多次搭乘「驚魂古塔」，但都沒有出現不舒服的情況[2]，她的內出血症狀原因則不明。在之後進行的檢測發現戴康的頭痛已遲續數日，在發生造成心搏停止的嚴重抽蓄之後就已經發生。在迪士尼和當地政府的官員檢查後，認為遊樂設施本身並沒有功能異常，隔天便重新開放。戴康返家之後又因為兩次心臟病發和心臟手術而在醫院治療了6個月。[3]
美國肯塔基州六旗肯塔基王國Six Flags Kentucky Kingdom2007年6月21日一名16歲少女玩「超人高塔」自由落體遊樂設施時，踝關節以下被斷裂的鋼纜掃過，把她腳踝以下部位削斷。[4]
除了自由落體所造成的緊張感對於有心血管疾病病史者有影響外，有懼高症的人也不適合玩此類遊樂設施，壓力快速改變也會影響有開刀史的人，例如視網膜手術、近視雷射手術等，有相似病史的人應以自身健康來衡量是否合適搭乘這類遊樂設施。