Ein Spiel für Draufgänger: Geschichte, Physik und Psychologie von Achterbahnen

Das Streben nach Aufregung ist ein menschlicher Instinkt.

Geschrieben von Qu Lijian

Geschichte der Achterbahnen

Russische Eisrutsche, der Vorgänger der Achterbahn

Der Vorgänger der Achterbahn war die Eisrutsche, eine aufregende Aktivität, die die Russen bereits im 15. Jahrhundert erfunden haben. Die Eisrutsche besteht aus Holz und hat eine mit Eis und Schnee bedeckte Holzrampe. Um die Spitze der Rutsche zu erreichen, müssen die Menschen die Holzstufen bis auf eine Höhe hinaufsteigen, die heute sieben bis acht Stockwerken entspricht. Dann setzen sie sich auf einen Schlitten und rutschen einen Hang mit etwa 50 Grad Neigung hinunter.

Es ist eisig und aufregend und fühlt sich an wie Fliegen.

Im 18. Jahrhundert wurden Eisrutschen in Russland noch spannender. Die Folie besteht nicht mehr nur aus einem Abschnitt, sondern aus mehreren Abschnitten. Überqueren Sie den Berg und den Fluss und sausen Sie inmitten der herrlichen Landschaft eine Rutsche nach der anderen hinunter. Die Eisrutsche ist tagsüber mit bunten Fahnen geschmückt und nachts mit Fackeln beleuchtet. Wenn Ihnen das Skifahren am Tag nicht reicht, können Sie auch nachts weiter Skifahren.

Sogar bis in den Zarenpalast reichten die Eisrutschen, und Fürsten, Adlige und Würdenträger scheuten keine Kosten und riskierten den Nervenkitzel.

Russische Eislawinen verbreiteten sich allmählich nach Westeuropa und auch ihre Konstruktion wurde verbessert.

„Russian Hill“, der Erfinder der Achterbahnen.

Im Jahr 1804 wurde in Paris, Frankreich, eine Rutsche mit Rädern am Schlitten gebaut und „Russischer Berg“ (auf Französisch „Les Montagnes Russes“) genannt. Diese Rutsche gilt als Vorläufer der modernen Achterbahn.

Die Autorutsche ist frei von den Zwängen der Natur und kann auch außerhalb der Wintersaison gespielt werden.

„Russian Mountain“ ist nicht nur aufregend, sondern auch gefährlich, da es immer wieder zu Unfällen mit Personenschaden kommt. Die Ironie besteht darin, dass das Spielen dadurch damals tatsächlich attraktiver wurde.

Im Jahr 1817 nahmen die Franzosen weitere Verbesserungen vor, indem sie die Räder stärker machten und Ketten an den Hängen anlegten. Diese Rutsche in Paris, genannt „The Promenades-Aériennes“ (französischer Name „The Promenades-Aériennes“), gilt als die erste moderne Achterbahn der Geschichte.

Die Promenades-Aériennes (französischer Name), die erste moderne Achterbahn.

Im Jahr 1846 nahm Paris weitere Änderungen an der Rampe vor und fügte eine kreisförmige Bahn mit einem Durchmesser von 4 Metern hinzu.

Im Jahr 1887 wurde im Pariser Stadtteil Belleville eine große Rutsche gebaut. Es bestand aus vier Abschnitten mit Achterschienen und war 200 Meter lang. Er wurde „Belleville Russian Mountain“ genannt (französischer Name: Montagnes Russes de Belleville).

Die Zeit vom Ende des 19. Jahrhunderts bis zum Ersten Weltkrieg war in Europa als „Belle Époque“ bekannt, eine Zeit des technischen Fortschritts und des wirtschaftlichen Aufschwungs, in der es keine großen Kriege gab. Auto-Slides erfreuten sich zunehmender Beliebtheit.

"Belleville Russian Hill"

Auf Französisch und Spanisch heißt die Achterbahn „Russian Hill“. In Russland heißt die Achterbahn „American Mountain“. Weil die Amerikaner Achterbahnen entwickelten und nach Russland brachten.

In den 1850er Jahren wurde eine verlassene Bergbahn in Pennsylvania, USA, von Menschen genutzt, die den Nervenkitzel suchten. Setzen Sie sich auf das Auto und fahren Sie die Strecke entlang. Diese Art der Unterhaltung wird „Schwerkraftbahn“ genannt.

Schwerkraftbahn

Schwerkraftbahnen inspirierten den Geschäftsmann und Erfinder LaMarcus Adna Thompson. Thompson entwarf die Zigzag Railway, die 1884 in Coney Island, New York, den kommerziellen Betrieb aufnahm.

Die echte Achterbahn ist endlich da.

Thompsons Geschäft war sehr erfolgreich und er konnte innerhalb einer Woche nach der Eröffnung alle Kosten wieder einspielen.

LaMarcus Adna Thompson (8. März 1848 – 8. Mai 1919) war ein amerikanischer Unternehmer und Erfinder, der Vater der modernen Achterbahn.

Schematische Darstellung der von Thompson erfundenen Zickzack-Eisenbahn

Die Vergnügungsfahrt Zigzag Railway in Coney Island, New York, 1884.

Thompsons Erfolg zog zahlreiche Nachahmer an. Coney Island wurde zu einem Testgelände für Achterbahnen mit allen möglichen kreativen, bizarren und gefährlichen Varianten.

Jemand hat tatsächlich eine Kanonenachterbahn entworfen, bei der die Karosserie aus einer Kanone geschossen wird, eine bestimmte Strecke fliegt und auf einer anderen Strecke landet. Doch der Test der Achterbahn scheiterte letztlich.

Das Experiment mit der Kreisachterbahn war erfolgreich, doch die Sicherheit und das Erlebnis ließen zu wünschen übrig. Auch war das Experiment kommerziell nicht erfolgreich, da es zu wenige Passagiere gab und die Einnahmen nicht ausreichten, um die Kosten zu decken.

Die Rundbahn brachte damals kein Geld ein

Die Person, die wesentliche Verbesserungen an der Achterbahn vornahm, war John Miller von der Thompson Company. Er hielt im Laufe seines Lebens über 100 Patente für Achterbahnen und entwarf bzw. beteiligte sich an deren Entwurf.

Miller verbesserte zunächst die Sicherheit von Achterbahnen erheblich und gestaltete verschiedene Strecken neu, um die Achterbahnen schneller und aufregender zu machen. Miller gilt als „Vater der modernen Hochgeschwindigkeitsachterbahn“.

John Mueller (1872 – 24. Juni 1941) war ein amerikanischer Achterbahndesigner, Erfinder und Unternehmer.

Die Achterbahnindustrie florierte bis zur Weltwirtschaftskrise 1929. Dies war das goldene Zeitalter der Achterbahnen; weltweit wurden mehr als 1.500 Achterbahnen gebaut. Viele Achterbahndesigner haben ein Vermögen gemacht und ihre Kreativität hinterlassen.

Der Designer Harry Traver begann darüber nachzudenken, die Holzschienen aufzugeben und stattdessen Stahlschienen zu verwenden. Doch bevor seine Idee im großen Stil umgesetzt werden konnte, kam es zur Weltwirtschaftskrise.

Nach Ausbruch des Zweiten Weltkriegs verlor die Achterbahn ihre Touristen und musste ihren Betrieb einstellen oder sogar abgerissen werden.

Nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs florierten die Vereinigten Staaten und normale Familien hatten Geld und Freizeit. Disney erkannte die Bedürfnisse der Menschen, baute Disneyland und errichtete dort eine neue Achterbahn.

Der Matterhorn Roller Coaster im Disneyland läutete die Ära der Achterbahnen mit Stahlschienen ein.

1959 wurde die Achterbahn im Disneyland in Kalifornien gebaut und ihre gesamte Form dem Matterhorn in den Schweizer Alpen nachempfunden. Die größte Neuerung besteht darin, dass man auf Holzschienen verzichtete und stattdessen auf Stahlschienen umstieg.

Stahlketten ermöglichen die Konstruktion anspruchsvollerer Strecken. Seitdem sind immer wieder neue, kreative Strecken entstanden und Achterbahnen wurden immer schneller, höher und länger, übertrafen sich ständig selbst und läuteten ihre Blütezeit ein.

Die Achterbahn Decepticon in den Beijing Universal Studios wird 2021 in Betrieb gehen

Genieße die Beschleunigung

Achterbahnen bereiten den Menschen Spaß. Das erste Prinzip besteht darin, dass der menschliche Körper auf sich verändernde Kräfte reagiert und dadurch zur Ausschüttung neurochemischer Stoffe wie Adrenalin und Dopamin angeregt wird.

Die Kraft pro Masseneinheit einer Person auf einer Achterbahn ist die Kraft der Achterbahn. Nach dem zweiten Newtonschen Gesetz ist es die Gesamtbeschleunigung abzüglich der Erdbeschleunigung geteilt durch die Größe der Erdbeschleunigung, die als G-Kraft bezeichnet wird.

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Zur Sicherheit der Touristen enthalten die Achterbahnnormen Vorschriften zur Stärke der G-Kräfte.

Die G-Kraft ist ein Vektor und wird im Allgemeinen im biomechanischen Koordinatensystem zerlegt. Die Definition des biomechanischen Koordinatensystems ist in Abbildung 1 dargestellt:

Abbildung 1 Biomechanisches Koordinatensystem

Abbildung 2: Der ovale Graph zeigt die Maximalwerte der G-Kraft-Komponenten der Achterbahn. Der tatsächliche Wert einer Achterbahn ist innerhalb des ovalen Diagramms eingezeichnet.

Die Internationale Organisation für Normung (ISO) definiert den sicheren G-Kraftbereich für Achterbahnen als ovales Diagramm, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Es gibt auch Grenzen dafür, wie lange Besucher den G-Kräften standhalten können. G=6, die Dauer darf 1 Sekunde nicht überschreiten; G=5, die Dauer darf 2 Sekunden nicht überschreiten. Je kleiner das G, desto länger darf es dauern. Abbildung 3 zeigt den G-Kraft-Verlauf einer Achterbahn. Die maximale G-Kraft beträgt 4 und die Dauer liegt unter den in der Norm festgelegten 6 Sekunden.

Abbildung 3. Zeitliche Schwankung der G-Kraft während der Abfahrt einer Achterbahn.

Die entsprechenden Normen enthalten auch Einschränkungen hinsichtlich der Änderungsrate der G-Kraft im Zeitverlauf (d. h. der Ableitung der Beschleunigung nach der Zeit, dem sogenannten Ruck). Gemäß ISO-Norm beträgt der maximale Ruck während der Beschleunigungsphase 15 g/s und der maximale Ruck während der Verzögerungsphase 0,8 g/s. Es ist ersichtlich, dass die Achterbahn in Abbildung 3 diese Anforderung erfüllt.

Wenn Sie Achterbahn fahren, müssen Sie sich nicht die Mühe machen, die Beschleunigung zu messen, um zu sehen, ob die Fahrt den Standards entspricht. Achterbahnen sind Sonderanlagen und unterliegen strengen staatlichen Regelungen. Es wird angenommen, dass es bei in Betrieb befindlichen Achterbahnen kaum zu katastrophalen Unfällen kommt.

Alles was Sie tun müssen, ist, das Vergnügen zu spüren, zu schreien und die Beschleunigung zu genießen.

Während die Achterbahn hinunterstürzt, können Sie spüren, wie sich Ihre inneren Organe bewegen.

Ihr Körper ist kein einzelner fester Block; Wenn Sie beschleunigen, beschleunigt jeder Teil Ihres Körpers unabhängig. Der Stuhl drückt auf Ihren Rücken, die Muskeln in Ihrem Rücken drücken auf Ihre Organe und diese Organe drücken auf die Organe vor ihnen.

Wenn Sie sich im freien Fall befinden (der Zeitraum in Abbildung 3, in dem die G-Kraft nahe 0 oder -1 liegt), drücken die Teile Ihres Körpers nicht mehr gegeneinander und fallen unabhängig voneinander. Sie werden das Gefühl haben, in Ihrem Körper zu schweben.

Sie können auch ein intuitiveres Gefühl für die Äquivalenz von Schwerkraft und Trägheitsmasse entwickeln. Nachdem Einstein dies herausgefunden hatte, vervollständigte er schnell die allgemeine Relativitätstheorie.

Wenn sich die Kraft ändert, fühlt es sich aufregender an. Bitte stellen Sie sich darauf ein, auf den Rundkurs zu gelangen.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren Kreisbahnen kreisförmig. Am Ende der Strecke war die Beschleunigung zu groß, was den Leuten sehr unangenehm war. Die Beschleunigungsänderungen während des gesamten Vorgangs waren zu drastisch, was zu einer Verstauchung der Touristen führen konnte. Heutzutage sind Kreisbahnen im Allgemeinen keine perfekten Kreise mehr, sondern tropfenförmig, mit einer größeren Krümmung unten und einer kleineren oben, was die Änderungsrate der Beschleunigung verringert.

Noch spannender ist, dass die Achterbahn mal über, mal unter der Schiene entlang der Schiene rollen kann.

Guangzhou Chimelong Achterbahn

Achterbahnpsychologie

Achterbahnen erfreuen sich auf der ganzen Welt großer Beliebtheit. Bei Achterbahnen in vielen Freizeitparks kommt es häufig vor, dass man „zwei Stunden in der Schlange steht und zwei Minuten fährt“. Warum lieben wir Menschen Achterbahnfahren?

Eine offensichtliche Antwort ist die Suche nach Nervenkitzel. In der Psychologie nennt man das Sensationssuche. Unter Sensation Seeking versteht man die Persönlichkeitseigenschaft einer Person, die nach abwechslungsreichen, neuen, komplexen und intensiven Empfindungen und Erfahrungen sucht und in physiologischer, gesellschaftlicher, rechtlicher und wirtschaftlicher Hinsicht riskante Verhaltensweisen an den Tag legt, um diese Erfahrungen zu machen. Das Suchen nach Sensationen besteht aus vier Komponenten: Suche nach Aufregung und Abenteuer, Suche nach Erfahrungen, Enthemmung und Desensibilisierung.

Um es ganz offen zu sagen: Es ist ein Spiel mit dem Tod.

Achterbahnfahren fällt offensichtlich in die Kategorie Nervenkitzel und Abenteuerlust und wird in dieselbe Kategorie wie Klettern, Sporttauchen, Fallschirmspringen, Todes-Selfies usw. eingeordnet.

Was macht Achterbahnen so aufregend?

Die intuitive Antwort lautet Geschwindigkeit, doch Psychologen haben festgestellt, dass es nicht genügend Beweise für einen direkten Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Sensationssuche gibt. Beispielsweise sind viele Rennfahrer nicht auf der Suche nach Sensationen. manche zeigen in bestimmten Situationen risikoreiches Verhalten.

Psychologen glauben, dass Achterbahnen durch Angst für Aufregung sorgen, genau wie beim Anschauen eines Horrorfilms. Angst erhöht den Blutzuckerspiegel im Körper und führt zu physiologischen Zuständen wie Herzklopfen, Keuchen und Energielosigkeit, was in der Psychologie als „Kampf-oder-Flucht-Reaktion“ bezeichnet wird. Untersuchungen haben bestätigt, dass eine Achterbahnfahrt diese Reaktion hervorrufen kann.

Können die Kampf-oder-Flucht-Reaktion und die sensorische Stimulation in einer sicheren Umgebung koexistieren?

Untersuchungen zum Bungee-Jumping haben ergeben, dass beides nebeneinander bestehen kann. Nach dem Bungee-Jumping fühlen sich Anfänger nicht nur erfrischt und extrem aufgeregt, sondern auch ihr Endorphinspiegel im Blut steigt, eine bekannte Glückssubstanz, die vom Gehirn ausgeschüttet wird.

Bungee-Jumper hatten außerdem erhöhte Cortisolwerte im Blut und Menschen schütten mehr Cortisol aus, wenn sie gestresst sind. Kann ein Mensch gleichzeitig ängstlich und glücklich sein?

Die Antwort ist, dass nicht jeder menschliche Stress schlecht ist. Guter Stress wird als positiver Stress (Eustress, auch gutartiger Stress genannt) bezeichnet.

Auch Achterbahnfahrer erleben positiven Stress. Als niederländische Wissenschaftler den Zusammenhang zwischen Asthma und Stress untersuchten, stellten sie fest, dass bei Freiwilligen mit Asthma nach einer Achterbahnfahrt die Asthmasymptome abnahmen. Die Forscher vermuten, dass der Grund darin liegt, dass sie positiven Stress erleben.

Ich frage mich, ob Achterbahnfahren eine Behandlung gegen Asthma sein könnte, zwei Runden pro Strecke?

Nicht jeder fährt gerne Achterbahn und individuelle Unterschiede können durch die Gehirnchemie erklärt werden. Zusätzlich zu Endorphinen schüttet das Gehirn auch eine andere Glückssubstanz aus: Dopamin. Ein hoher Endorphinspiegel ist eher die natürliche Reaktion des Körpers auf das Erleben von „Gefahr“, während Menschen mit einem hohen Dopaminspiegel eher nach Aufregung suchen, beispielsweise durch Achterbahnfahren, Drogenkonsum, Stehlen usw.

Die wahren psychologischen Gründe, warum Menschen Spaß an Achterbahnen haben, kann die Psychologie derzeit nicht beantworten. Möglicherweise gibt es keinen einzelnen Grund, sondern eher eine Kombination aus Faktoren wie rasante Leidenschaft, die Überwindung von Angst und physiologische Stimulation.

Die heutige Zeit ist sanft, sicher und sogar langweilig, was eigentlich ein Segen für die Menschheit ist. Noch glücklicher ist, dass wir ein wenig Geld ausgeben können, um in einer sehr sicheren Umgebung Adrenalin, Endorphine und Dopamin auszuschütten und Aufregung, Glück und Vergnügen zu erleben. Unsere Vorfahren erlebten diese Hormone nur, wenn sie wachsam waren oder mit Gefahr konfrontiert waren.

Verweise

https://en.wikipedia.org/wiki/Roller_coaster

https://www.britannica.com/topic/roller-coaster#ref910739

https://physicsworld.com/a/twists-turns-thrills-and-spills-the-physics-of-rollercoasters/

Phys. Bildung 2020, 55, 065012

https://theconversation.com/the-psychology-of-roller-coasters-99166