ในวันหยุดเสาร์อาทิตย์ นักเรียนที่ว่างจากการเรียน หรือผู้ใหญ่วัยทำงานที่อยากจะพักผ่อน อาจจะเลือกที่จะพากันยกก๊วนหรือพาครอบครัวออกไปเที่ยวตามสวนสนุก เล่นเครื่องเล่นสุดหวาดเสียวเพื่อเป็นการพักผ่อนจากการงานในแต่ละสัปดาห์ แน่นอนว่า คงจะมีหลายๆคนสงสัยว่าเคลื่อนเล่นที่ดูเสียวไส้พวกนี้ มันสนุกตรงไหน บทความนี้เราจะมาคุยเรื่องนี้กันครับ

     หลักการทำงานคือการให้ผู้เล่นมาเคลื่อนที่ในแบบต่างๆ เช่น การตกจากที่สูง การเคลื่อนที่แบบหมุนในแนวตั้ง การเคลื่อนที่แบบหมุนในแนวราบ การเพิ่มความเร็วและการชะลอความเร็ว เพียงผู้เล่นได้เคลื่อนที่และรู้สึกถึงความเร่งและความเร็ว ก็ทำให้ผู้เล่นรู้สึกสนุกได้แล้ว ถ้าเราจะแบ่งเครื่องเล่นออกเป็นกลุ่ม เราอาจจะแบ่งพวกมันโดยใช้การเคลื่อนที่พื้นฐาน ดังนี้

1.กลุ่ม Free Falling เป็นเครื่องปล่อยตก ที่จะทำให้ผู้เล่นได้รับรู้รสชาติของการตกจากที่สูง
2.กลุ่ม Pendulum เป็นเครื่องเล่นที่ผู้เล่นจะได้รับรู้ความเร่งจากเป็นการแกว่ง หรือ หมุนในแนวดิ่ง
3.กลุ่ม Carousel เป็นเครื่องเล่นที่จะเหวี่ยงผู้เล่นเป็นหมุนในแนวราบ
4.กลุ่ม Roller Coaster หรือก็คือรถไฟเหาะ เครื่องเล่นสุดคลาสสิก ที่รวบรวมเคลื่อนที่ทุกแบบไว้ในเครื่องเล่นเดียว

เรา จะมาพิจารณาเครื่องเล่นที่จัดกลุ่มตามการเคลื่อนที่พื้นฐาน กลุ่มที่ 1 ถึงกลุ่มที่ 4 โดยใช้ฟิสิกส์ของการเคลื่อนที่ เราจะมาดูกันว่าเครื่องเล่นแต่ละกลุ่มนี้มีจังหวะไหนบ้างที่ทำให้เกิดความ เร่งกับตัวผู้เล่น

เริ่มจากกลุ่มของ Free Falling หลายๆคนอาจจะรู้จัก บันจี้จัมพ์ เป็นการเล่นที่เอาเชือกที่แข็งแรงผูกขาผู้เล่นไว้แล้วผู้เล่นจะกระโดดลงจากที่สูง ผู้เล่นจะรับรู้ถึงสภาพไร้น้ำหนัก นอก จากนี้ผู้เล่นยังจะได้รู้สึกถึงความเร็วได้จากอากาศที่ปะทะกับตัวผู้เล่นและ จากการมองพื้น นอกจากนี้ ผู้เล่นจะได้เห็นวิวทิวทัศน์จากมุมสูงที่สวยงามอีกด้วย

     สำหรับเครื่องเล่นกลุ่ม Free Falling ในส่วนสนุก อาจจะประกอบจาก รางรถติดตั้งในแนวตั้งกับหอสูง ตัวรถที่เคลื่อนที่บนรางและมีที่นั่งสำหรับผู้เล่น การเล่นเครื่องเล่นนี้ ผู้เล่นจะนั่งบนที่นั่งที่ติดกับรถ รถจะถูกลากขึ้นไปในแนวตั้งตามรางด้วยเครื่องจักร เมื่อ ผู้เล่นที่นั่งอยู่ที่รถถูกลากขึ้นไปที่จุดสูงสุด รถก็จะถูกปล่อยตก รถจะตกลงมาตามรางลงสู่ที่ต่ำ ในขณะที่ผู้เล่นตกจากที่สูงนี้ ผู้เล่นจะรู้สึกถึงสภาพไร้น้ำหนักเช่นเดียวกับเล่นบันจี้จัมพ์ ในตอนท้ายจะมีเครื่องจักรบางอย่างที่ทำให้ตัวรถชะลอความเร็วและหยุดที่พื้น อย่างนิ่มนวล ในจังหวะที่มีการชะลอความเร็วก็เป็นจังหวะที่ผู้เล่นจะรู้สึกถึงความเร่งที่ ทำให้เกิดแรงกดผู้เล่นให้ติดกับที่นั่ง และนี่ก็คือเครื่องเล่นแบบหนึ่งที่เห็นได้ที่สวนสนุก ที่จะทำให้ผู้เล่นรับรู้ถึงการตกจากที่สูง

ซ้ายมือ คือ Mega Drop 40M ขวาบนคือตัวรถและที่นั่ง ขวาล่างแสดงจังหวะก่อนปล่อยตก

ถัดมาคือกลุ่มของ Pendulum เป็นเครื่องเล่นที่จะทำให้ผู้เล่นเคลื่อนที่แบบแกว่งและครอบคลุมถึงการหมุน ในแนวดิ่ง เครื่องเล่นประเภทนี้ที่คุ้นเคยได้แก่ เรือไวกิ่ง เฮอริเคน และพรมวิเศษ ที่มีอยู่ในดรีมเวิลด์ รวมถึงเครื่องเล่นเบาๆอย่างชิงช้าสวรรค์ด้วย ความเร่งที่ผู้เล่นได้รับเป็นความเร่งอันเนื่องจาก แรงปฏิกิริยา ของ แรงที่ทำให้การเคลื่อนที่ ไม่ว่าจะแกว่งหรือจะหมุนก็ตาม ซึ่งสามารถแยกคิดเป็นสองทิศทางคือ ความเร่งอันเนื่องจากแรงหนีศูนย์กลาง a1 และ ความเร่งอันเนื่องจากแรงปฏิกิริยาในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ a2

     ในบทความนี้จะยกตัวอย่างการแกว่งของเรือไวกิ่ง ความเร่ง a1 จะทำให้เกิดแรงเหวี่ยงกดผู้เล่นให้ติดที่นั่ง ส่วนความเร่ง a2 จะเป็นความเร่งที่ทำให้ผู้เล่นรับรู้ถึงการเพิ่มหรือการชะลอความเร็วของตัวเรือ ในจังหวะที่ลำเรือเมื่อถูกเหวี่ยงไปที่ปลายของการแกว่งทั้งสองด้าน ตรงปลายทั้งสองนี้เอง ผู้เล่นจะรู้สึกถึงความเร่ง a2 อย่างมาก แต่จะรู้สึกแรงเหวี่ยงจาก a1 น้อย ต่อมาเมื่อลำเรือเคลื่อนที่ออกจากปลายของการแกว่งมาถึงตรงที่ลำเรืออยู่ ด้านล่างสุด ตรงครึ่งทางของการแกว่ง ในจังหวะนี้ผู้เล่นจะรู้สึกถึงความเร่ง a2 ไม่มากนัก แต่จะรับรู้ถึงความเร็วที่มีค่ามาก (ความเร็วเชิงเส้นที่มีค่ามาก) และจะรู้สึก แรงเหวี่ยงจากความเร่ง a1 มากด้วย รูปด้านล่างแสดงขนาดและทิศทางของความเร่งทั้งสองขณะที่ลำเรือและผู้เล่นกำลังเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นการอธิบายเรือไวกิ่งด้วยการแหว่งแบบลุกตุ่มนาฬิกา แต่ ในการเล่นจริงเรือไวกิ่งอาจจะมีการเคลื่อนที่แปลกไปจากนี้บ้าง ขึ้นอยู่กับผู้ควบคุมเครื่องจักรที่ใช้สำหรับแกว่งตัวเรือซึ่งเขาจะปรับการ แกว่งให้เป็นจังหวะต่างๆ เพื่อความสนุกที่ไม่จำเจของผู้เล่น

Carousel อาจจะแปลว่า ม้าหมุน ถ้านึกถึงม้าหมุนแล้วหลายคนคงจะคิดว่าเป็นเครื่องเล่นเด็กๆ ที่ผู้เล่นนั่งบนม้าที่หมุนไปรอบๆอย่างเชื่องช้า
แต่สำหรับ Carousel แล้ว ในที่นี้จะครอบคลุมถึงเครื่องเล่นที่หมุนอย่างหวาดเสียวด้วย ตัวอย่างที่จะถูดถึงคือ Swing Carousel มีลักษณะเป็นที่นั่งจำนวนหนึ่งถูกแขวนไว้กับจานหมุนขนาดใหญ่หมุนด้านบน ขณะเล่น จานหมุนจะถูกหมุนด้วยเครื่องจักร และผู้เล่นจะถูกเหวี่ยงให้เบนออกไป โดยพื้นฐานแล้ว ผู้เล่นจะเคลื่อนที่แบบหมุนในแนวราบ

Swing Carousel ที่สวนสนุก นอกจากจะทำให้ผู้เล่นหมุนในแนวราบได้แล้ว แกนหมุนยังเพิ่มกลไกที่ทำให้เครื่องเล่นเปลี่ยนแกนหมุนได้ ดังรูปทางด้านขวามือ ทำให้ผูเล่นถูกเหวี่ยงให้เคลื่อนที่ในทิศทางที่ไม่จำเจ

     ในขณะที่เครื่องเล่นกำลังหมุนด้วยความเร็วเชิงเส้นคงที่ ผู้เล่นจะรับรู้ถึงความเร่งคงที่จากสองทิศทาง นั้นคือ ความเร่งที่ทำเกิดแรงกดให้ผู้เล่นติดกับที่นั่ง a1 และ ความเร่งที่จะทำให้เกิดแรงผลักผู้เล่นให้เลื่อนไปทางด้านข้างของตัวผู้เล่น a2 ดังรูป

ในเวลาที่กำลังจะเริ่มเล่น การเคลื่อนที่จะเริ่มจากหยุดนิ่ง ระหว่างที่เครื่องกำลังเพิ่มความเร็วเชิงเส้น ผู้เล่นจะรู้สึกความเร่ง a1 และ a2 มีค่า (ขนาด) มากขึ้น และมีทิศที่ทำให้มุม กางมากขึ้น และตัวผู้เล่นค่อยๆ ถอยด้านหลังมากขึ้น (ด้วยความเร่งที่อื่นไม่ได้แสดงในรูป) เมื่อเครื่องหมุนด้วยความเร็วค่าหนึ่งแล้ว ผู้ควบคุมจะควบคุมให้มีแกนหมุนเอียงไปเอียงมา การที่แกนหมุนเปลี่ยนจากแนวตั้งไปเป็นแนวเอียงจะส่งผลให้ความเร่ง a1 และ a2 เปลี่ยนทั้งขนาดและทิศทาง ก่อให้เกิดเป็นจังหวะที่ผู้เล่นจะได้รับรู้ถึงความเร่งที่หลากหลายทำให้ผู้เล่นสนุกแบบไม่จำเจ

สำหรับ Roller Coaster หรือรถไฟเหาะนี้ เป็นเครื่องเล่นที่มีมานานกว่า100ปี ซึ่งได้รับการพัฒนาและเป็นที่นิยมจนถึงปัจจุบัน เราอาจจะแบ่งรถไฟเหาะได้เป็นสองประเภทโดยดูจากตัวรถ คือ ที่นั่งอยู่บนรถ และ ที่นั่งอยู่ใต้รถ ดังรูปด้านล่าง ทั้ง สองแบบล้วนแต่ให้ความสนุกกับผู้เล่น แต่สิ่งที่พิเศษกว่าคือ แบบที่ที่นั่งอยู่ใต้รถนั้นจะทำให้ผู้เล่นได้มองเห็นพื้น ซึ่งจะทำให้ผู้เล่นรู้สึกเหมือนตัวเองบินได้ และรับรู้ถึงความสนุกมากกว่าแบบที่ที่นั่งอยู่บนรถ

รูปทางด้านซ้ายคือรถไฟเหาะแบบที่ที่นั่งอยู่บนรถ รูปทางด้านคือคือรถไฟเหาะที่ที่นั่งอยู่ใต้รถ

ความสนุกของ รถไฟเหาะจะรวบรวมการเคลื่อนที่แบบต่างๆ ได้แก่ การตกจากที่สูง การเคลื่อนที่แบบหมุนในแนวตั้ง การเคลื่อนที่แบบหมุนในแนวราบ ดังนั้นรถไฟเหาะจึงมอบความสนุกให้กับผู้เล่นได้ครบทุกรสชาติ บริเวณที่มีความเร่งมากจะอยู่ที่จังหวะของการขึ้นลงเนิน การเข้าโค้ง โดยเฉพาะจุดที่มีการเปลี่ยนจากโค้งซ้ายเป็นโค้งขวา และการตีลังกา ตามแต่การออกแบบของราง ในระหว่างการเล่นรถไฟเหาะ ผู้เล่นจะได้รับรู้ ถึงความเร่งในหลายๆ ขนาดและทิศทาง

     เช่นขณะที่รถไฟกำลังขี้นเนิน ผู้เล่นจะรู้สึกความเร่งที่จะทำให้เกิดแรงกดผู้เล่นให้ติดกับที่นั่งรวมถึงความเร่งจากการลดความเร็วของรถ ในขณะที่ลงเนิน ผู้เล่นจะรับรู้ความเร่งที่ทำให้สึกว่าตัวจะลอยออกจากที่นั่งพร้อมๆ กับความเร่งจากการเพิ่มความเร็วของรถ การตีลังกาและการเข้าโค้งของรถไฟเหาะ จะทำให้เกิดความเร่งคล้ายกับเครื่องเล่น Pendulum และ Carousel ตามลำดับ แต่ที่พิเศษกว่าคือการเข้าโค้ง รางของรถไฟเหาะจะมีจุดที่เปลี่ยนจากโค้งซ้ายเป็นโค้งขวา หรือโค้งขวาเป็นโค้งซ้าย อย่างทันที เมื่อรถไฟเหาะเคลื่อนที่และเปลี่ยนโค้ง จะทำให้เกิดความเร่งอย่างมากผลักผู้เล่นไปทางขวาหรือซ้ายตามลักษณะของโค้ง

     บทความที่เขียนอย่างยึดยาวถึง 4 หน้า แต่ละหน้าจะบอกฟิสิกส์อย่างคร่าวๆ ของเครื่องเล่น โดยจะเน้นไปที่การบอกจังหวะที่มีความเร่ง และความเร็วสูงในแต่ละชนิดของเครื่องเล่น มาถึงจุดนี้หลายๆ คนคงอยากรู้ว่าตกลงความเร่ง ความเร็ว สูง เนี่ยทำให้ผู้เล่นสนุกได้อย่างไร ความ สนุกนี้สามารถอธิบายโดยวิชาชีววิทยาครับ เมื่อคนเรารู้สึกถึงอันตรายที่จะเกิดขึ้นกับตัว ภายในร่างกายของคนจะมีการหลั่งฮอโมนอะดรีนาลินซึ่งที่จะช่วยกระตุ้นให้ตื่น ตัว หัวใจเต้นแรง เลือดไหลเวียนดี เพื่อพร้อมรับอันตราย และ เมื่อความอันตรายได้ผ่านพ้นไปร่างกายจะหลั่งฮอโมนเอ็นโดฟิน ซึ่งจะลดจำนวนของอะดรีนาลิน และทำให้รู้สึกผ่อนคลาย และมีความสุข การเล่นเครื่องเล่นก็คือการให้ร่างกายถึงความเร่งและความเร็ว ซึ่งเป็นการจำลองให้ร่างกายอยู่ในสภาพอันตรายอย่างหลอกๆ ในช่วงเวลาสั้นๆ เพื่อที่จะได้รับความรู้สึกดีหลังจากการเล่นนั้นเอง นอกจากนี้เราอาจยังมีความสุขเพิ่มเติมจากการได้เห็นวิวทิวทัศน์ในมุมสูงและ สวยงาม และสุดท้ายที่ขาดไม่ได้คือการได้ร้องตะโกนปลดปล่อยความเหนื่อยอย่างไม่ต้อง เกรงใจใคร

อ้างอิง
http://www.learner.org

Keyword
Amusement park physics

*หมายเหตุ งานเขียนชิ้นนี้ ได้รับการคุ้มครองสิทธิตามพระราชบัญญัติคุ้มครองสิทธิทางปัญญา โดยลิขสิทธิเป็นของผู้เขียน ที่ให้เกียรตินำเผยแพร่ผ่าน วิชาการ.คอม เรามีความยินดีและอนุญาตให้ทำซ้ำหรือเผยแพร่ต่อเพื่อประโยชน์ทางการศึกษา เท่านั้น กรุณาให้เกียรติผู้เขียน โดยอ้างชื่อผู้เขียนและแหล่งข้อมูลทุกครั้งที่ทำการเผยแพร่ต่อ ห้ามนำส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อในสื่อที่เอื้อประโยชน์ทางธุรกิจก่อนได้รับอนุญาต ขอขอบคุณที่ร่วมกันช่วยสร้างให้สังคมไทยเป็นสังคมแห่งปัญญา

สงวนสิทธิ์ภายใต้สัญญาอนุญาต ครีเอทีฟคอมมอนส์ แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-ไม่ดัดแปลง 3.0 ประเทศไทย.
ท่านสามารถนำเนื้อหาในส่วนบทความไปใช้ แสดง เผยแพร่ โดยต้องอ้างอิงที่มา ห้ามใช้เพื่อการค้าและห้ามดัดแปลง