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?
No verão de 1895, multidões inundaram Coney Island, para verem a última maravilha da tecnologia da montanha-russa: a Flip Flap Railway. Era a primeira montanha-russa dos EUA, com uma volta completa. Mas esta volta emocionante tinha o seu preço. A viagem provocou numerosos casos de esticões graves, danos no pescoço e até projeções, tudo devido àquela volta original. Hoje, as montanhas-russas podem realizar truques muito mais excitantes sem recorrer à "emoção" duma visita ao hospital. Mas o que é que as montanhas-russas fazem ao nosso corpo? Como conseguem ser tão assustadoras e seguras, simultaneamente?
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.
No centro de todas as montanhas-russas está a gravidade. Ao contrário dos carros ou dos comboios sem carris, a maior parte das montanhas-russas, movem-se sobre carris, quase totalmente por energia gravitacional. Depois de o comboio subir a rampa inicial, começa um ciclo de engenharia complicada — criando energia potencial nas subidas e gastando energia cinética nas descidas. Este ritmo repete-se durante toda a viagem agindo numa dança de energia gravitacional, coreografada pelos engenheiros da montanha-russa.
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.
Mas há uma variável fundamental neste ciclo que nem sempre foi considerada com cuidado: nós. Nos dias da Flip-Flap, os projetistas estavam mais preocupados com o facto de os carros ficarem presos algures a meio do trilho. Isso levou os construtores a compensar em demasia, arremessando os carros nas descidas e acionando os travões quando chegavam à estação. Mas, se a gravidade afeta os carros, também afeta os passageiros. Nas condições extremas duma montanha-russa, os efeitos da gravidade multiplicam-se.
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”.
Há uma unidade comum usada pelos pilotos de jatos, pelos astronautas e pelos engenheiros das montanhas-russas que se chama a "força-g". A força 1-g é a atração familiar da gravidade que sentimos quando estamos na Terra. É a força da atração gravitacional da Terra sobre o nosso corpo. Mas quando os pilotos aceleram e desaceleram sentem mais força gravitacional ou menos. Os projetistas modernos sabem que o corpo aguenta até uns 5 g. A Flip-Flap e as suas contemporâneas atingiam mais de 12 g. A esses níveis de pressão gravitacional, o sangue é puxado do cérebro para os pés, provocando inconsciência ou desmaio, quando o sangue se esforça por nos manter conscientes. A privação de oxigénio nas células da retina prejudica a capacidade de ver a luz, provocando uma visão cinzenta ou cegueira temporária. Se os viajantes ficarem de pernas para o ar, o sangue pode inundar o crânio, provocando um período de visão vermelha chamado um "redout".
Conversely, negative G’s create weightlessness. 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.
Inversamente, uma força-g negativa cria ausência de peso. No interior do corpo, a ausência de peso momentânea é quase inofensiva. Pode contribuir para o enjoo de movimento de um viajante suspendendo o fluido no ouvido interno que coordena o equilíbrio. Mas o maior perigo potencial — e a adrenalina — provém do que os engenheiros das montanhas-russas chamam "airtime" É quando os viajantes sentem a separação do assento e, sem as devidas precauções, a ejeção. Os inúmeros cintos e arneses das modernas montanhas-russas resolveram praticamente este problema mas a posição dos passageiros sempre em mudança, dificultam determinar quais são as necessidades de estar amarrados.
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.
Felizmente, os projetistas modernos têm perfeita consciência do que o nosso corpo e a montanha-russa podem aguentar. Os engenheiros das montanhas-russas põem estas forças competidores umas contra as outras para amenizar períodos de pressão intensa com períodos de nenhuma pressão. Como uma transição rápida de força-g positiva para negativa pode resultar num esticão, em dores de cabeça, nas costas ou no pescoço, evitam mudanças bruscas de velocidade e direção tão comuns nas antigas viagens assustadoras. As viagens modernas também são muito mais resistentes, considerando de perto a quantidade da gravidade necessária para aguentar. A 5 g, o corpo sente-se cinco vezes mais pesado; por isso, se pesarmos 50 kg, exercemos o peso de 250 kg sobre a montanha-russa. Os engenheiros têm que ter em conta o peso multiplicado de cada passageiro, quando projetam os suportes da montanha-russa.
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.
Mesmo assim, estas viagens não são para toda a gente. A inundação de adrenalina, a ausência de peso e o enjoo de movimentos em breve deixarão de existir. Mas as restrições redundantes de hoje, os modelos 3D e o "software" de simulação tornaram as montanhas-russas mais seguras e mais emocionantes do que nunca. O conhecimento rigoroso dos limites do corpo humano ajudaram a construir montanhas-russas mais rápidas, mais altas e com mais voltas