Im Sommer 1895 strömten Menschenmassen auf die Uferpromenade von Coney Island, um das neueste Wunder der Achterbahntechnik zu sehen: die Flip Flap Railway. Sie war die allererste Looping-Achterbahn Nordamerikas, doch ihr nervenkitzelnder Salto hatte einen Preis. Die Fahrt führte mehrmals zu schweren Schleudertraumen, Nackenverletzungen und sogar zum Abwurf von Fahrgästen -- alles wegen des markanten Loopings. Heute können Achterbahnen viel aufregendere Kunststücke ausführen -- ganz ohne den „Nervenkitzel“ eines Krankenhausaufenthalts. Was genau machen Achterbahnen mit unserem Körper
In the summer of 1895, crowds flooded the Coney Island boardwalk to see the latest marvel of roller coaster technology: the Flip Flap Railway. This was America’s first-ever looping coaster – but its thrilling flip came at a price. The ride caused numerous cases of severe whiplash, neck injury and even ejections, all due to its signature loop. Today, coasters can pull off far more exciting tricks, without resorting to the “thrill” of a hospital visit. But what exactly are roller coasters doing to your body,
und wie konnten sie gleichzeitig angsteinflößender und sicherer werden? Achterbahnen basieren auf dem Grundprinzip der Schwerkraft. Anders als Autos oder Eisenbahnen laufen die meisten Achterbahnen fast nur dank der Erdanziehung auf ihren Schienen. Nach dem Anstieg auf den ersten Hügel beginnt die Bahn einen meisterhaft entworfenen Kreislauf: Bergauf erzeugt sie potentielle Energie, bergab verbraucht sie kinetische Energie. Dieser Rhythmus wiederholt sich ständig und so wird der vom Planer choreografierte Tanz der Schwerkraft aufgeführt.
and how have they managed to get scarier and safer at the same time? At the center of every roller coaster design is gravity. Unlike cars or transit trains, most coasters are propelled around their tracks almost entirely by gravitational energy. After the coaster crests the initial lift hill, it begins an expertly engineered cycle – building potential energy on ascents and expending kinetic energy on descents. This rhythm repeats throughout the ride, acting out the coaster engineer’s choreographed dance of gravitational energy.
Doch wurde ein wesentlicher Faktor dieses Kreislaufs oft vernachlässigt: wir Menschen. Ein Hauptproblem der Planer zu Zeiten der Flip Flap waren Achterbahnen, die unterwegs steckenblieben. Frühe Achterbahnbauer reagierten darauf extrem: Sie jagten ihre Waggons hügelab und zogen die Bremsen am Haltepunkt. Doch die Schwerkraft wirkt auf Fahrgäste wie auf Waggons. Unter den Extrembedingungen einer Achterbahn vervielfacht sich ihre Wirkung.
But there’s a key variable in this cycle that wasn’t always so carefully considered: you. In the days of the Flip-Flap, ride designers were most concerned with coasters getting stuck somewhere along the track. This led early builders to overcompensate, hurling trains down hills and pulling on the brakes when they reached the station. But as gravity affects the cars, it also affects the passengers. And under the intense conditions of a coaster, gravity’s effects are multiplied.
Jet-Piloten, Astronauten und Achterbahnbauer verwenden eine Einheit namens "g-Kraft". Die bekannte Schwerkraft von 1 g spüren wir, wenn wir auf der Erde stehen: die Anziehungskraft der Erde auf unseren Körper. Doch Achterbahnfahrer erleben beim Beschleunigen und Abbremsen eine stärkere oder schwächere Schwerkraft. Planer moderner Bahnen wissen, dass der Körper bis etwa 5 g aushält; doch die Flip Flap und ihre Zeitgenossen kamen meist auf bis zu 12 g. Bei einem solchen Schweredruck wird Blut vom Gehirn in die Füße gepresst. Das führt zu Benommenheit oder Ohnmacht, weil das Gehirn um das Bewusstsein kämpft. Außerdem behindert Sauerstoffmangel in der Netzhaut die Lichtverarbeitung, weshalb man nur noch grau sieht oder kurzzeitig erblindet. Wenn Fahrgäste auf dem Kopf stehen, kann Blut den Schädel durchströmen und einen Rotsicht-Anfall auslösen, auch "Blickröte" genannt. Umgekehrt erzeugen negative g-Kräfte Schwerelosigkeit.
There’s a common unit used by jet pilots, astronauts, and coaster designers called “g force”. One G force is the familiar tug of gravity you feel when standing on Earth – this is the force of Earth’s gravitational pull on our bodies. But as riders accelerate and decelerate, they experience more or less gravitational force. Modern ride designers know that the body can handle up to roughly 5 Gs, but the Flip-Flap and its contemporaries routinely reached up to 12 Gs. At those levels of gravitational pressure, blood is sent flying from your brain to your feet, leading to light-headedness or blackouts as the brain struggles to stay conscious. And oxygen deprivation in the retinal cells impairs their ability to process light, causing greyed out vision or temporary blindness. If the riders are upside down, blood can flood the skull, causing a bout of crimson vision called a “redout”. Conversely, negative G’s create weightlessness.
Im Körperinneren ist kurze Schwerelosigkeit meist harmlos. Sie kann zu Übelkeit führen, indem sie die Innenohr-Flüssigkeit, die das Gleichgewicht lenkt, in der Schwebe hält. Doch die größere Gefahr -- und Spannung -- geht von dem aus, was die Planer "Airtime" nennen. Dabei werden die Fahrgäste aus dem Sitz gehoben und ohne Sicherheitsvorkehrungen auch herausgeschleudert. Die Anschnallvorrichtungen moderner Bahnen lösen das Problem weitgehend, doch die ständig wechselnde Fahrgast-Position kann die Entscheidung erschweren, was festgeschnallt werden muss. Zum Glück wissen Planer moderner Achterbahnen genau,
Within the body, short-term weightlessness is mostly harmless. It can contribute to a rider’s motion sickness by suspending the fluid in their inner ears which coordinates balance. But the bigger potential danger – and thrill – comes from what ride designers call airtime. This is when riders typically experience seat separation, and, without the proper precautions, ejection. The numerous belts and harnesses of modern coasters have largely solved this issue, but the passenger’s ever-changing position can make it difficult to determine what needs to be strapped down.
Fortunately, modern ride designers are well aware
was Körper und Bahn aushalten. Sie spielen diese konkurrierenden Kräfte gegeneinander aus, um nach Hochdruckphasen mit Phasen ohne Druck für Erleichterung zu sorgen. Weil bei schnellen Wechseln von positiver zu negativer g-Kraft Schleudertraumen, Kopf-, Rücken- und Nackenschmerzen drohen, vermeiden Ingenieure extreme Tempo- und Richtungswechsel, die in den früheren Bahnen zum Nervenkitzel gehörten.
of what your body, and the coaster, can handle. Coaster engineers play these competing forces against each other, to relieve periods of intense pressure with periods of no pressure at all. And since a quick transition from positive to negative G-force can result in whiplash, headaches, and back and neck pain, they avoid the extreme changes in speed and direction so common in thrill rides of old.
Moderne Achterbahnen sind viel robuster. Dabei wird ihre Belastung durch die Schwerkraft berücksichtigt. Bei 5 g fühlt sich unser Körper fünfmal schwerer an; wer also 50 kg wiegt, würde 250 kg Gewichtskraft auf die Achterbahn ausüben. Die Ingenieure müssen das vervielfachte Gewicht der Fahrgäste beim Entwerfen der Stützen einberechnen. Trotzdem sind Achterbahnen nicht für jeden etwas.
Modern rides are also much sturdier, closely considering the amount of gravity they need to withstand. At 5 G’s, your body feels 5 times heavier; so if you weigh 100lbs, you’d exert the weight of 500 lbs on the coaster. Engineers have to account for the multiplied weight of every passenger when designing a coaster’s supports. Still, these rides aren’t for everyone.
Adrenalinstöße, Benommenheit und Übelkeit hören so schnell nicht auf. Doch dank der unzähligen Auflagen, 3D-Modelle und Simulationssoftware sind die Bahnen heute sicherer und aufregender als je zuvor. Dank genauer Kenntnisse unserer körperlichen Grenzen können wir immer schnellere, höhere und flippigere Bahnen bauen -- und das alles, ohne dabei zu entgleisen.
The floods of adrenaline, light-headedness, and motion sickness aren’t going anywhere soon. But today’s redundant restraints, 3D modeling and simulation software have made roller coasters safer and more thrilling than ever. Our precise knowledge about the limits of the human body have helped us build coasters that are faster, taller, and loopier – and all without going off the rails.