Les lois de la physique peuvent être directement référencées lors de l'examen du fonctionnement d'un toboggan de terrain de jeu. Plusieurs forces ont un effet sur l'efficacité d'un toboggan, la plus évidente étant la force de gravité. La gravité est une force constante qui s'exerce sur tout ce qui a une masse. Cependant, la gravité n'est pas la seule force qui détermine la vitesse ou l'accélération d'un objet ou d'une personne descendant un toboggan.
La gravité
La Terre attraction gravitationnelle exerce une force descendante sur tout sur la planète. Lorsqu'une personne s'assoit au sommet d'un toboggan, la gravité est la force constante qui tire la personne directement vers le bas. Sans la force de gravité qui tire une personne, un toboggan ne fonctionnerait pas du tout. La gravité est un concept physique de base qui affecte presque tout, y compris les équipements de jeux.
Friction
Alors que la gravité est un élément physique essentiel pour un toboggan de terrain de jeu, la friction est d'égale importance. La friction agit contre la gravité pour ralentir la descente d'une personne sur un toboggan. La friction est une force qui se produit chaque fois que deux objets se frottent l'un contre l'autre, comme une diapositive et le dos d'une personne. Sans friction, une glissade accélérerait le cycliste trop rapidement, ce qui pourrait entraîner des blessures. Certains matériaux appelés lubrifiants peuvent réduire les effets du frottement. C'est pourquoi les toboggans des parcs aquatiques sont beaucoup plus rapides que les toboggans des aires de jeux; l'eau agit comme un lubrifiant. S'asseoir sur du papier ciré peut également réduire la friction.
Inertie
La première loi du mouvement de Newton établit un concept physique appelé inertie. Selon The Physics Classroom, la loi de Newton peut être résumée ainsi: « Un objet au repos reste au repos et un objet en mouvement reste en mouvement avec la même vitesse et dans la même direction à moins qu'il ne soit sollicité par une force déséquilibrée." L'objet (la personne) est au repos au sommet de la faire glisser. L'objet, ou la personne, reste au repos jusqu'à ce qu'il soit poussé, soit par lui-même, soit par quelqu'un d'autre. Après la poussée, il accélère jusqu'à atteindre une vitesse maximale et reste en mouvement jusqu'à ce qu'il soit arrêté par une autre force. C'est l'inertie.
Énergie cinétique et potentielle
Lorsqu'une personne s'assoit pour la première fois en haut d'une diapositive, elle contient de l'énergie potentielle. L'énergie potentielle est toute énergie stockée et existe dans tout objet ou pouvant tomber ou se déplacer. Lorsqu'elle commence à glisser, l'énergie potentielle est convertie en énergie cinétique. Tout objet en mouvement contient de l'énergie cinétique. La quantité d'énergie cinétique dépend de la masse et de la vitesse. Ainsi, l'énergie cinétique d'une personne qui glisse sur un toboggan dépend du poids de la personne et de la vitesse à laquelle elle va, qui sont des facteurs interdépendants. Peu importe dans quel sens une personne descend un toboggan et quel que soit l'angle, cette personne contient de l'énergie cinétique.