物理过山车有多少个自由度

㈠ 过山车的主要原理

过山车的主要应用的是能量守恒、加速度和力的物理学原理。

刚开始过山车的小列车是依靠弹射器的推力或者链条爬上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力。从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是重力势能，即由势能转化为动能、又由动能转化为重力势能这样一种不断转化的过程构成的。

过山车的竖直立环是一种离心机装置，当列车接近回环时，乘客的惯性速度笔直地指向前方。但车厢一直沿轨道行进，使乘客的身体无法按直线运动。于是重力推着乘客离开车厢的地板，而惯性则将乘客向地板方向挤压。

当列车沿着回环移动时，作用在乘客身上的合力在不断地变化。在回环的最底部，因为加速度朝上，所以轨道对游客向上的支撑力要大于重力，此时游客可以感觉到超重的现象，即感觉特别沉重。当一路冲上回环时，重力则把乘客向地板的方向推。

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有高度近视的人，应避免可能发生眼部碰撞及增加眼压的剧烈运动，如坐过山车等。高度近视的人在进行剧烈运动时，急速转弯、向下俯冲等动作，会在瞬间使眼球压力剧增，相当于眼睛挨了一记重拳，造成视网膜脱离。轻者能挽回部分视力，重者可能发生不可逆的失明、眼球萎缩。

儿童的神经系统对外来刺激的承受能力较脆弱，惊险的游乐项目易使婴幼儿受到惊吓，造成脑震荡、视网膜损伤及惊厥等疾病，影响孩子的智力发育及身心健康。如孩子一定要玩或父母想要锻炼孩子胆量，宜选择一些运转缓慢、行驶平稳的电动车、碰碰船、转椅等游乐项目。

㈡ 物理中自由度怎么理解

物理中自由度怎么理解

自由度是系统约束流形的切空间的维度；在通常的有穷维流形上，切空间和流形维度相同。
哈密顿和拉格朗日力学中，研究对象是受到约束的物体的运动。我这里把情况简化到刚体或质点受到完备的（holonomic）约束。
所谓完备约束，就是说系统中所有质点的位置满足如下形式的方程组F(x1,x2,...xm)=0, 其中x们是质点在R^3中的位置。F是一个映射到R^n的光滑函数,且dF在任何开集上不为0。于是，系统中的对象在约束下的所有可能位置就是一个3m-n维的流形。比如单摆的可能位置是一个球壳（2维流形）；过山车的可能位置是它的轨道（1维流形）；宇宙中的一个石块（不是质点）的可能位置是它的重心位置和它的欧拉角指向（6维流形），位置是个R^3，指向是个SO3（欧拉角是SO3的一种表示方法）。流形就是光滑曲面/线/体的严格说法。
所谓描述一个n维系统中质点的位置，就是用R^n去光滑的参数化这个系统。比如经纬度参数化地球表面一个运动的质点。
流形的切空间就是对象处于某位置时，所有可能的速度。尽管流形，即对象的所有可能位置，不一定是平的；对象在某点的速度却一定是个R^n中的向量，也就是说切空间一定是平的。宇宙中的石块在某一点，可能有线速度和角速度，都是3维向量，我们就说它的切空间（速度的空间）是6维向量空间。单摆的轨迹是曲线，可是某一点处，它的速度一定是圆的某条切线，是个平坦的空间。
所谓自由度就是切空间，或者说速度空间的维度，通常也是流形的维度。
这里只是很潦草的解释，具体可以参照