過山車是一項(xiàng)富有刺激性的娛樂工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無險(xiǎn)的快感令不少人著迷。如果你對(duì)物理學(xué)感興趣的話，那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗(yàn)到冒險(xiǎn)的快感，還有助于理解力學(xué)定律。實(shí)際上，過山車的運(yùn)動(dòng)包含了許多物理學(xué)原理，人們?cè)谠O(shè)計(jì)過山車時(shí)巧妙地運(yùn)用了這些原理。如果能親身體驗(yàn)一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果，那感覺真是妙不可言。這次同物理學(xué)打交道不用動(dòng)腦子，只要收緊你的腹肌，保護(hù)好腸胃就行了。當(dāng)然，如果你受身體條件和心理承受能力的限制，無法親身體驗(yàn)過山車帶來的種種感受，你不妨站在一旁仔細(xì)觀察過山車的運(yùn)動(dòng)和乘坐者的反應(yīng)。

在剛剛開始時(shí)，過山車的小列車是依靠彈射器的推力或者鏈條爬上最高點(diǎn)的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動(dòng)力了。事實(shí)上，從這時(shí)起，帶動(dòng)它沿軌道行駛的唯一的"發(fā)動(dòng)機(jī)"將是重力勢能，即由勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、又由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構(gòu)成的。

第一種能，即重力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，它是由于物體和地球的重力相互作用而產(chǎn)生的。對(duì)過山車來說，它的勢能在處于最高點(diǎn)時(shí)達(dá)到了最大值，也就是當(dāng)它爬升到"山丘"的頂峰時(shí)最大。當(dāng)過山車開始下降時(shí)，它的勢能就不斷地減少(因?yàn)楦叨认陆盗?，但能量不會(huì)消失，而是轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，也就是運(yùn)動(dòng)的能量。不過，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，由于過山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量，從而損耗了少量的機(jī)械能(動(dòng)能和勢能)。這就是為什么在設(shè)計(jì)中隨后的小山丘比開始時(shí)的小山丘略矮一點(diǎn)的原因。