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, and how have they managed to get scarier and safer at the same time?
In de zomer van 1895 gingen mensen massaal naar de boulevard van Coney Island om er het nieuwste snufje achtbaantechnologie te bewonderen: de Flip Flap-achtbaan. Dit was Amerika's eerste lusvormige achtbaan, maar zijn spannende salto was niet zonder gevaar: de rit veroorzaakte talrijke gevallen van whiplash, nekletsels en zelfs ejecties, allemaal door zijn unieke lus. De dag van vandaag kunnen achtbanen veel leukere stunts uithalen, zonder je te 'trakteren' op een ziekenhuisbezoek. Maar wat doen achtbanen nu eigenlijk met je lichaam,
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.
en hoe slagen ze erin om tegelijk enger en veiliger te worden? Ieder achtbaandesign draait om de zwaartekracht. In tegenstelling tot auto's of trams, worden de meeste achtbanen voortgedreven over hun sporen door de zwaartekrachtenergie. Van zodra het karretje de top van de eerste heuvel heeft gehaald, begint het aan een vakkundig ontworpen cyclus -- het bouwt potentiële energie op wanneer het klimt en verbruikt kinetische energie wanneer het afdaalt. Dit ritme herhaalt zich de hele rit en toont de choreografie van zwaartekrachtenergie die de achtbaaningenieur bedacht.
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.
Maar er is een belangrijke variabele waar niet altijd aan gedacht werd: jij. Ten tijde van de Flip Flap waren de designers vooral bezorgd dat de karretjes zouden vastlopen in het midden van het parcours. Daarom gingen de eerste bouwers overcompenseren: ze lieten karretjes naar beneden razen en remden als ze in het station aankwamen. Maar de zwaartekracht beïnvloedt zowel de karretjes als de passagiers. En onder de intense omstandigheden van een achtbaan wordt het effect van de zwaartekracht alleen maar groter.
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”.
Een eenheid die vaak gebruikt wordt door piloten, astronauten én achtbaandesigners, is de g-kracht. Een kracht van 1g is wat je voelt wanneer je op aarde staat -- het is de aantrekkingskracht die de aarde uitoefent op ons lichaam. Maar wanneer de inzittenden versnellen en vertragen, ervaren ze meer of minder aantrekkingskracht. Achtbaandesigners van nu weten dat het lichaam maar 5g aankan. Maar de Flip Flap en zijn tijdsgenoten haalden makkelijk tot 12g. Bij zo'n hoge druk van de zwaartekracht wordt je bloed van je hoofd naar je voeten gestuwd, wat zorgt voor duizeligheid of blackouts, terwijl je brein moeite heeft om bij bewustzijn te blijven. Zuurstofgebrek in de netvliescellen verstoort hun vermogen om licht te verwerken, wat zorgt voor vergrijsd zicht of tijdelijke blindheid. Als de rijders ondersteboven hangen, kan bloed hun schedel overvloeden,
Conversely, negative G’s create weightlessness.
wat zorgt voor donkerrood zicht, ook wel 'rood oog' genoemd.
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.
Omgekeerd: negatieve g's creëren gewichtloosheid. Lichamelijk gezien is kortstondige gewichtsloosheid meestal ongevaarlijk. Het kan wagenziekte opleveren door de vloeistof in het binnenoor af te sluiten die onze balans coördineert. Maar het grotere potentiële gevaar -- en opwinding -- komt van wat achtbaandesigners benoemen als 'air time'. Dat treedt op als passagiers loskomen van hun zitje en -- zonder bescherming -- geëjecteerd kunnen worden. De talrijke riemen en harnassen van moderne achtbanen hebben dit merendeels opgelost, maar omdat de passagier steeds van positie verandert, wordt het moeilijk om te bepalen hoe hij vastgeriemd moet worden. Gelukkig weten moderne achtbaandesigners heel goed
Fortunately, modern ride designers are well aware 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. 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.
wat je lichaam én de achtbaan aankunnen. De ingenieurs spelen de concurrerende krachten tegen elkaar uit om periodes van zware druk af te wisselen met periodes zonder druk. En omdat een snelle overgang van positieve naar negatieve g-kracht kan resulteren in whiplash, hoofdpijn en rug- en nekpijn, vermijden ze extreme veranderingen in snelheid en richting die voorkwamen bij oude achtbanen. Moderne achtbanen zijn ook veel steviger, rekening houdend met de hoeveelheid zwaartekracht die ze moeten ondergaan. Bij 5g voelt je lichaam 5 keer zo zwaar. Dus als je 45 kg weegt, zou je 225 kg uitoefenen op de achtbaan. Ingenieurs moeten rekening houden met het vermeerderd gewicht van elke passagier bij het ontwerpen van de versteviging van de achtbaan.
Still, these rides aren’t for everyone. 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.
Maar deze ritjes zijn niet voor iedereen. De adrenaline, duizeligheid en wagenziekte zullen niet snel verdwijnen. Maar dankzij de goede beveiliging, 3D-modellering en simulatiesoftware zijn achtbanen veiliger en spannender dan ooit. Onze accurate kennis over de limieten van het lichaam hebben ons geholpen om achtbanen te maken die sneller, hoger en 'lussiger' zijn -- en dat allemaal zonder te ontsporen.