Die Physik einer Spielplatzrutsche

Bei der Untersuchung der Funktionsweise einer Spielplatzrutsche kann direkt auf die Gesetze der Physik Bezug genommen werden. Mehrere Kräfte wirken sich auf die Effizienz einer Rutsche aus, wobei die Schwerkraft die offensichtlichste ist. Die Schwerkraft ist eine konstante Kraft, die sich auf alles ausübt, was Masse hat. Die Schwerkraft ist jedoch nicht die einzige Kraft, die die Geschwindigkeit oder Beschleunigung eines Objekts oder einer Person bestimmt, die eine Rutsche hinunterfahren.

Die Erde Anziehungskraft übt eine nach unten gerichtete Kraft auf alles auf dem Planeten aus. Wenn jemand oben auf einer Rutsche sitzt, ist die Schwerkraft die konstante Kraft, die die Person direkt nach unten zieht. Ohne die Schwerkraft, die eine Person zieht, würde eine Rutsche überhaupt nicht funktionieren. Die Schwerkraft ist ein zentrales physikalisches Konzept, das sich auf fast alles auswirkt, einschließlich Spielgeräten.

Während die Schwerkraft ein wesentliches physikalisches Element einer Spielplatzrutsche ist, ist die Reibung von gleicher Bedeutung. Reibung arbeitet gegen die Schwerkraft, um den Abstieg einer Person auf einer Rutsche zu verlangsamen. Reibung ist eine Kraft, die immer dann auftritt, wenn zwei Objekte aneinander reiben, z. B. eine Rutsche und der Rücken einer Person. Ohne Reibung würde eine Rutsche den Fahrer zu schnell beschleunigen, was zu möglichen Verletzungen führen würde. Bestimmte Materialien, die als Schmiermittel bezeichnet werden, können die Auswirkungen der Reibung verringern. Aus diesem Grund sind Wasserparkrutschen viel schneller als Spielplatzrutschen; das wasser wirkt als schmiermittel. Auch das Sitzen auf Wachspapier kann die Reibung verringern.

Newtons erstes Bewegungsgesetz begründet ein physikalisches Konzept, das als Trägheit bezeichnet wird. Laut The Physics Classroom kann das Newtonsche Gesetz wie folgt zusammengefasst werden: „Ein Objekt in Ruhe bleibt in Ruhe und ein Objekt in Bewegung bleibt in Bewegung mit der gleichen Geschwindigkeit und in die gleiche Richtung, es sei denn, es wirkt eine unausgeglichene Kraft." Das Objekt (die Person) ruht oben auf dem rutschen. Das Objekt oder die Person bleibt in Ruhe, bis sie entweder von ihm selbst oder von jemand anderem gestoßen wird. Nach dem Stoß beschleunigt er, bis er eine maximale Geschwindigkeit erreicht und bleibt in Bewegung, bis er von einer anderen Kraft gestoppt wird. Das ist Trägheit.

Wenn eine Person zum ersten Mal oben auf einer Rutsche sitzt, enthält sie potenzielle Energie. Potentielle Energie ist jede gespeicherte Energie und existiert in jedem Objekt oder kann fallen oder sich bewegen. Wenn sie zu gleiten beginnt, wird die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt. Jedes bewegte Objekt enthält kinetische Energie. Die Menge der kinetischen Energie hängt von Masse und Geschwindigkeit ab. Die kinetische Energie einer Person, die eine Rutsche hinunterrutscht, hängt also davon ab, wie viel die Person wiegt und wie schnell sie fährt, was miteinander verbundene Faktoren sind. Egal in welche Richtung eine Person eine Rutsche hinunterfährt und egal in welchem ​​Winkel, diese Person enthält kinetische Energie.