Mittasimme Splash Mountainin korkeuden ja kiihtyvyyden anturilla alusta loppuun ~Disneyland-fysiikkaa~
Olen Science Trainer Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilupäivä.
Eräänä päivänä sain tehtäväkseni lähteä koulun kanssa Tokyo Disneylandiin. Olin jo pitkään ajatellut, että Disneyland on varsinainen oppimateriaalien aarreaitta, joten tämä oli täydellinen tilaisuus. Kun kerran olin menossa sinne, päätin tehdä vuoristoradoista oppimateriaalia ja lainasin opetusvälineitä valmistavalta Narikalta GoDirectin kiihtyvyysanturin.
Tässä on kiihtyvyysmittari. Kiihtyvyyden lisäksi sillä voidaan mitata myös korkeutta. Sen voi yhdistää iPadiin mittausten tekemistä varten.
Laitoin laitteen taskuuni ja mittasin Splash Mountainin, Big Thunder Mountainin ja Space Mountainin korkeuksia ja kiihtyvyyksiä ajon aikana. Tässä oli kuitenkin yksi pieni ongelma: en nimittäin pidä vuoristoradoista, ja edellisestä vuoristorata-ajelustani oli vierähtänyt jo vuosikymmeniä. Koska ajatus yksin kyytiin menemisestä hirvitti, pyysin muita opettajia mukaan.
Kokeissa on aivan tavallista, ettei kaikki onnistu ensimmäisellä yrittämällä. Tällä kertaa mittaukset eivät onnistuneet kerralla, joten jouduin ajamaan jokaisella laitteella kaksi kertaa. Huh huh! Myös kollegani joutuivat uhrautumaan ja tulemaan mukaan. Toisaalta koronapandemian vuoksi puistossa oli tuolloin rajoitettu kävijämäärää, joten pääsimme jokaiseen laitteeseen noin 15 minuutin jonotuksella. Se oli oikeastaan aika hyvä tuuri, sillä olin varautunut jopa kahden tunnin jonotukseen.
Aloitetaan Splash Mountainin mittaustiedoista
Aloitetaan siis Splash Mountainista. Yläpuolella näkyy kiihtyvyys x-akselin suunnassa eli etenemissuuntaan, ja alapuolella korkeus.
Jaan mittaustiedot myöhemmin myös teidän käyttöönne. Kun tarkastelemme koko korkeuskäyrää, huomaamme, että Splash Mountainissa on neljä pudotusta. Sen huomasi kyllä myös kyydissä! Ajo kestää peräti kuusi minuuttia, mikä on vuoristoradaksi todella pitkä aika. Tässä on video, jonka joku laitteessa ollut henkilö on julkaissut. Kun katsotte sitä yllä olevan kuvaajan avulla, siitä voi tulla vielä kiinnostavampi.
Pelkästään näistä tiedoista voi päätellä yllättävän paljon. Kun vertasin Splash Mountainin tietoja viralliseen oppaaseen ja muihin lähteisiin, suurimmaksi pudotukseksi ilmoitetaan 16 metriä. Omissa mittauksissani tulokseksi tuli 16,2 metriä, joten tulokset ovat hämmästyttävän lähellä toisiaan. Korkeusmittari näyttää siis toimivan varsin hyvin.
Korkeusero ei kuitenkaan ole sama asia kuin korkeus lähtölaiturista mitattuna. Korkein kohta on peräti 17,1 metrin korkeudella lähtölaiturista. Se jos mikä kuulostaa jo hieman pelottavalta!
Jos käytämme pelkästään näitä tietoja ja hyödynnämme mekaanisen energian säilymisen lakia, voimme laskea suurimman mahdollisen nopeuden. Teoreettiseksi huippunopeudeksi saadaan noin 64 km/h (laskutapa löytyy täältä).
Virallisilla verkkosivuilla huippunopeudeksi ilmoitetaan 62 km/h. Ero johtuu todennäköisesti esimerkiksi kitkasta ja muista häviöistä. Se, että teoreettinen laskelma ja virallinen arvo osuvat näin lähelle toisiaan, sai minut laskelmia tehdessäni spontaanisti tokaisemaan: ”Vau!”
Kiihtyvyystietojen integrointi paljastaa yllättävän sudenkuopan
Analysoin seuraavaksi kiihtyvyystietoja viimeisen vesiputouksen alaslaskusta eli ajon varsinaisesta huippukohdasta. Integroimalla kiihtyvyyden saadaan laskettua nopeus, ja tulos näkyy seuraavassa kuvaajassa.
Punainen käyrä näyttää korkeuden [m], keltainen mitatun kiihtyvyyden [m/s2] ja sininen siitä integroimalla saadun nopeuden [m/s]. Kun laskin nopeuden integroimalla kiihtyvyystietoja, suurimmaksi nopeudeksi tuli vain 8 m/s eli noin 28 km/h. Mekaanisen energian säilymisen perusteella pudotuskorkeudesta laskettu teoreettinen huippunopeus on noin 63 km/h, joten ero todelliseen tulokseen on melko suuri.
Todennäköisesti syynä on se, että mittasin vain x-akselin suuntaista kiihtyvyyttä. Olisi pitänyt mitata myös y- ja z-akselien suuntaiset kiihtyvyydet ja yhdistää ne jälkikäteen. Harmittaa vähän! Nyt minun on siis palattava vielä joskus tekemään uusi mittaus.
Putoamisen aikana kehoon vaikuttaa kiihtyvyyttä paitsi etenemissuunnassa myös ylös ja alas sekä sivusuunnassa. Yhden ainoan suunnan mittaaminen ei siis riitä kuvaamaan koko liikettä. Tämän tajusin tällä kertaa kirjaimellisesti oman kehoni kautta!
Hetkeksi lähes painottomaan tilaan!?
Yksi erityisen kiinnostava havainto oli se, että korkeuden laskiessa nopeasti kiihtyvyysmittari rekisteröi noin 10 m/s²:n kiihtyvyyden. Kun laskin pystysuuntaisen kiihtyvyyden myös korkeustietojen perusteella, sain arvoksi noin 12 m/s². Voisiko siis olla mahdollista, että pystysuuntainen kiihtyvyys ylittää hetkellisesti painovoiman aiheuttaman kiihtyvyyden eli noin 9,8 m/s²?
Joka tapauksessa näiden tietojen perusteella näyttää siltä, että Splash Mountainissa koetaan hetkellisesti lähes painoton tila ja että keho on noin 0,1 sekunnin ajan ikään kuin ilmassa. Jotkut ovat ehkä kokeneet saman tunteen hississä, joka lähtee nopeasti alaspäin ja saa kehon tuntumaan kevyeltä. Vuoristoradassa sama ilmiö tapahtuu vain paljon rajumpana versiona.
Kiihtyvyystiedoista voidaan havaita myös erittäin voimakas jarrutus. Tämä saattaa liittyä veteen, ja se on yksi Splash Mountainin erityispiirteistä, jota ei samalla tavalla näe muissa vuoristoradoissa. Todennäköisesti veteen laskeutuessa veden vastus aiheuttaa voimakkaan hidastumisen.
Voit lukea täältä Big Thunder Mountainin analyysistä. Mittausten avulla löytyi kaikenlaista tietoa, jota ei oppaista löydy.
Julkaisen mittaustiedot ja lupaan yrittää uudelleen
Julkaisen tässä sekä Splash Mountainin että Big Thunder Mountainin alkuperäiset mittaustiedot.
Taulukkolaskentaan viedyt tiedot
Splash Mountainin korkeus- ja kiihtyvyystietojen alkuperäiset mittaustiedot
Big Thunder Mountainin korkeus- ja kiihtyvyystietojen alkuperäiset mittaustiedot
Analysoidut tiedot
Big Thunder Mountainin korkeus- ja kiihtyvyysanalyysin tiedot
Splash Mountainin korkeus- ja kiihtyvyysanalyysin tiedot
Jos joku sattuu tulevaisuudessa lähtemään vuoristorataan GoDirect-kiihtyvyysmittari mukanaan — eihän sellaista henkilöä ehkä ole olemassakaan!? — tässä muutama hyödyllinen asetusvinkki.
Asetin näytteenottotaajuudeksi yhden mittauksen 0,1 sekunnin välein. Oletusasetus on 0,02 sekuntia, mutta huomasin, että pitkissä mittauksissa tämä voi aiheuttaa virheitä.
Mittauksen päättyminen kannattaa asettaa manuaaliseksi. Muuten mittaus katkeaa yhden minuutin kohdalla. Näiden ongelmien vuoksi jouduin siis ajamaan laitteilla kaksi kertaa… Splash Mountainin tapauksessa ajo kestää noin kuusi minuuttia, joten 0,1 sekunnin välein mitattunakin dataa kertyy noin 6000 pistettä.
Jos vielä joskus pääsen tekemään tämän kokeen, haluaisin ottaa mukaan kiihtyvyys- ja korkeusanturit ja mitata kiihtyvyyttä kaikilla kolmella akselilla: x, y ja z.
Jos pystymme tallentamaan liikkeen kaikissa kolmessa suunnassa emmekä vain yhdessä, voimme selvittää kehoon kohdistuvien voimien todellisen suuruuden ja suunnan. Silloin myös tämän kokeen aikana ratkaisematta jääneet arvoitukset saattavat vihdoin selvitä.
Teoreettisen huippunopeuden laskeminen on selitetty tarkemmin täällä. Käykää tutustumassa!
Voitte myös laskea Splash Mountainin tai FUJIYAMAn nopeuden näiden tietojen avulla!
Yhteydenotot ja yhteistyöpyynnöt
Tuodaan tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi arkea! Sivustolla esitellään kotona tehtäviä hauskoja tiedekokeita ja niiden niksejä helposti ymmärrettävässä muodossa. Tutustu ja kokeile etsiä lisää!
・科学のネタ帳-sivuston sisällöistä on julkaistu kirja. Lisätietoja täällä
・Tietoa sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta löytyy täältä
・Erilaiset yhteistyö- ja toimeksiantopyynnöt, kuten kirjoittaminen, luennot, tiedetyöpajat, televisio-ohjelmien tieteellinen konsultointi ja esiintymiset, löytyvät täältä
・Uusimmat artikkelit ja päivitykset julkaistaan X:ssä!
科学のネタチャンネル -kanavalla julkaistaan tiedekokeisiin liittyviä videoita!
NEW 分解問題集 理科
- ７月２１日発売！『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
７・８月のイチオシ実験！
夏でプシュッと爽やか実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ７月３０日（水）科学監修「TIF presents ONE SONG FES」（フジテレビ） 26:15~27:15
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
