How Roller Coasters Use Physics

エロイーズは巨大なジェットコースターを指差した。その最初の丘は雲に触れているように見えた。「どうやってあんなに上まで行って、エンジンなしでコースを全部走り切るの？」友人のレオは目を覆いながらニヤリと笑った。「魔法に決まってるだろ！」ミアは首を振り、三つ編みが揺れた。「まさか、科学に違いないわ！でもどんな科学？」

「チェーンリフトが最初の丘まで引っ張り上げることで、特別な種類のエネルギーが蓄えられるの」とエロイーズはノートを開きながら説明した。「それは位置エネルギーと呼ばれていて、それが運動エネルギー、つまり動きのエネルギーに変わるのよ！」レオは疑わしそうに言った。「じゃあ、残りの部分はただ落ちるだけってこと？僕の本には、どのジェットコースターでも最初の丘が一番高いって書いてあるよ」

エロイーズは、ジェットコースターが生まれるずっと昔、テラコッタの屋根が並ぶイタリアの陽光あふれる街を想像した。「本当に理解するには、四百年以上前に遡って、イタリアのパドヴァに行かなければなりません。」長い白いひげを生やした男が、真鍮の球を木製の傾斜路を転がすのに忙しくしていた。「ここで、ある科学者が物がどのように動くかの法則を解明し始めたのです。」

「彼の名前はガリレオ・ガリレイ。空の星から地面を転がるボールまで、あらゆることに限りなく好奇心を抱いていたのよ」エロイーズは、彼を起こさないようにとでもいうかのように囁いた。ガリレオは集中した表情で傾斜路を調整した。「彼は、世界がどのように機能するかを証明するために、単なるアイデアだけでなく、実験を用いたのよ」

ガリレオはボールを転がし、速度を測るために坂道に沿って置いた小さな鐘の音に注意深く耳を傾けた。彼は微笑み、まるで時を超えてエロイーズに話しかけるかのように見上げた。「『すべての真実は、一度発見されれば理解するのは容易だ』」と彼はつぶやき、羊皮紙にメモを取った。「『肝心なのは、それらを発見することだ』」

「ボールを高いところからスタートさせればするほど、一番下では速く進むことが分かったのよ！」エロイーズは実験を見ながら説明した。「それが一番上での位置エネルギーが運動エネルギーに変換されているの。ジェットコースターを動かすのと全く同じ原理よ。」

「ガリレオのエネルギーと運動に関する考えは、すべてを変え、機械、ロケット、さらにはジェットコースターへとつながったんだ！」巨大な水力発電ダムがエロイーズの想像の中に現れた。「物の中にどれほどの力が蓄えられているか、本当に驚きだね。一本の雷が太陽の表面の五倍も熱いって知ってた？それはとんでもないエネルギーだよ！」

公園に戻ると、エロイーズはジェットコースターの巨大な最初の丘を指差してきっぱりと言った。「ほらね？だからレオの本は正しかったんだよ！最初の丘が一番高くないと、ライド全体に必要な位置エネルギーを十分に集められないんだ。」ミアは目を見開いた。「ああ！じゃあ、高さで『充電』してるみたいなものなんだね！」

「僕のスケートボードと一緒だ！」レオはボードの上でバランスをとるふりをして叫んだ。「ランプのてっぺんからスタートして、反対側までずっと行けるんだ！」「おばあちゃんの時計の振り子みたいに、行ったり来たりするのと同じね」とミアが付け加えた。エロイーズはにっこり笑って言った。「その通り！毎日目にする科学よ。」

「じゃあ、ジェットコースターって、ただの巨大で素晴らしい重力駆動のエネルギー変換装置ってことね！」エロイーズはノートの絵を丸で囲みながら宣言した。レオは頭をかいた。「分かったけど、もしエネルギーが形を変えるだけなら、どうして乗り物は最終的に減速して止まるの？ エネルギーはどこへ行くの？」