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?
1895 yazında, teknolojinin en yeni hızlı tren harikasını görmek için insanlar Coney Island'a akın etti: Parande Trenine. Bu, Amerika'nın ilk dönüşlü hız treniydi ama heyecan verici parendesi bedelsiz değildi. Onu eşsiz kılan döngüsü, defalarca kez kafa ve omurga incinmesi, boyun yaralanması hatta fırlamalara sebep oldu. Günümüzde hız trenleri, "heyecanı" hastane ziyaretine dönüştürmeden çok daha heyecan verici numaralarla baş edebiliyor. Peki hız trenleri tam olarak vücudunuza ne yapıyor ve hem daha korkutucu hem de daha güvenli hale gelmeyi nasıl başardılar?
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.
Tüm hız trenlerinin tasarımının merkezi yer çekimine dayanır. Araba ve taşıma trenlerinin aksine çoğu hızlı tren raylarında, neredeyse tamamen yer çekimi enerji sayesinde ilerliyor. Hız treni ilk kaldırma tepesini aştıktan sonra, çıkışlar için potansiyel enerji oluşturma ve inişler için kinetik enerji harcamaya dayalı uzmanca tasarlanmış bir döngü başlar. Bu ritm tur boyunca devam eder, hız treni mühendisinin yer çekimi enerjisi için oluşturduğu kareografiyle dans eder.
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.
Fakat bu döngüde her zaman çok dikkate alınmayan bir anahtar değişken var: Siz. Parende günlerinde, tur tasarımcıları en çok hız treninin yolun bir yerinde sıkışmasından endişeleniyorladı. Bu mimarları, trenleri tepeden aşağı fırlatıp istasyona erişince frene basarak telafi etmeye yönlendirdi. Durum şu ki, yer çekimi arabalara etki ederken insanlara da ediyor. Hız treninin kuvvetli şartları altında, yer çekiminin etkisi katlanır.
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”.
Jet pilotları, astronotlar ve hız treni tasarımcıları tarafından yaygın olarak kullanılan "g kuvveti" adlı bir birim var. Bir G kuvveti ayakta dururken hissettiğinize benzer bir yer çekimi. Bu dünyanın, bedenlerimiz üzerimizdeki yer çekimi kuvveti. Biniciler hızlanıp yavaşlarken daha fazla ya da daha az yer çekimi kuvveti hissederler. Modern tur tasarlayıcıları vücudun 5 G kadarını kaldırabileceğini biliyor ama parende ve çağdaşları rutin olarak 12 G'ye kadar ulaştı. Bu seviyelerdeki yer çekimi basıncında, kan, beyninizden ayağınıza uçarak giderek beyin bilincini yitirmemeye çabalarken baş dönmesi ya da baygınlığa sebep olabilir. Retina hücrelerindeki yetersiz oksijen, ışığı işleme yeteneğini zayıflatıp göz kararmasına ya da geçici körlüğe sebep oluyor. Eğer biniciler baş aşağıysa, kan kafatasına akın edebilir ve "göze perde inme" olarak adlandırılan kıpkırmızı bir görüşe sebep olabilir.
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.
Buna karşılık, negatif G'ler yer çekimsizliğe sebep oluyor. Kısa süreli yer çekimsizlik, vücut içinde neredeyse zararsızdır. Binicinin yol tutmasına, dengeyi yöneten iç kulak sıvılarını durdurarak yardımcı olabilir. Daha büyük olası tehlikeyse -ve heyecan- tur tasarımcılarının hava zamanı olarak adlandırdığı şeyden geliyor. Bu genellikle binicilerin koltuktan ayrılması, hatta gerekli önlemler alınmazsa koltuktan fırlaması gibi durumlarında olur. Modern hız trenleri çok sayıda kemer ve donanımla bu problemi büyük ölçüde çözdü fakat binicinin sürekli değişen pozisyonu neye kemer takılması gerektiğini belirlemeyi zorlaştırabilir.
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.
Neyse ki, modern tur tasarımcıları vücudunuzun neyi kaldırıp kaldıramayacağının oldukça farkında. Hız treni mühendisleri, yoğun basınç anlarını neredeyse basınçsız anlarla rahatlatmak için bu rekabetçi kuvvetleri birbirine karşı kullanıyor. G-kuvvetinin pozitiften negatife hızlıca dönüşmesi boyun incinmesine, baş ağrısına, sırt ve boyun ağrısına sebep olabileceğinden eski heyecan yolculuklarında çok yaygın olan hız ve yöndeki aşırı değişimlerden kaçınıyorlar. Ayrıca, dayanmaları gereken yer çekimi miktarına bakılırsa modern hız trenleri daha dayanıklı. 5 G'de vücudunuz 5 kat daha ağır hissedersiniz: Eğer 45 kiloysanız, hız treninde 225 kg uygulayacaksınız. Mühendisler, hız treninin desteklerini tasarlarken her yolcunun katlanacak kilosunu hesaplamak zorunda.
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.
Yine de bu turlar her yiğidin harcı değil. Adrenalin akını, baş dönmesi ve yol tutması yakın zamanda çözülmeyecek. Günümüzün fazlaca kısıtlamaları, 3D modellemeleri ve yazılım simülasyonları hız trenlerini hiç olmadığı kadar güvenli ve heyecan verici kıldı. İnsan vücudunun sınırlarına dair kesin bilgilerimiz, daha hızlı, daha uzun, daha kavisli ve tüm bunlarla birlikte raydan çıkmayan hız trenleri yapmamıza yardım etti.