游乐园里的各种游乐设备真不少，有过山车，有跳楼机（自由落体），有旋转木马……其中以过山车尤为醒目。在今天，过山车的运动速度达到每小时100千米已经不是什么稀罕事，这差不多相当于汽车在高速公路上行驶的速度，我们的身体是可以直接感受得到的。那么，过山车是怎样达到如此高的速度的呢？
日本岩手大学教育学部的八木一正教授每年都要在游乐场向中学生和大学生开办物理学讲座，他介绍说：“过山车是靠传动带起动，把它送到高处，此后，过山车就靠自身重量在重力作用下下滑，继续运动。也就是说，过山车是在无动力的情况下自行运动。”过山车与电车不同，在行驶中并不需要持续提供动力。它只需在开始时由动力牵引至高处，获得同位置有关的“势能”，以后就靠势能转换为“动能”继续运动。
事实上，如果靠外部动力牵引的话，万一停电，就会失去动力。过山车在运行中发生停电事故，这种事情也并非没有发生过。不过，只要已经爬过了最高点，它就会开始下滑，自行行驶到终点。这时只要不采取制动措施，过山车就不会停下来。
同位置有关的势能与高度成正比。从过山车的外部看，可以看到它在开始阶段被传动带送至最高处。在那以后的下滑过程中，它将受到轨道的摩擦阻力和空气阻力的作用，逐渐消耗能量。在起初处于最高位置时，它具有最大的能量。
在日本富士急乐园（位于富士山下的游乐园）的那套过山车设备，时速可以达到172千米。它不是靠皮带牵引，而是通过喷气加速发射到高速。这种过山车有时就叫做喷气式过山车，也叫做加速型过山车。
受到为体重6倍的压力
乘坐过山车所以非常有趣，原因之一，就是我们身体所受到的力时时刻刻都在发生变化。在缓慢上升阶段，我们也许不会有什么异样的感觉，但是在过山车急速下降和急速上升的时候，我们就会感觉到身体或者好似漂浮起来，或者受到了非常大的压力。过山车行驶在轨道的各个部分，我们究竟会受到多大的力呢？
过山车行驶在轨道上，我们的身体将受到各种不同力的作用。首先，我们没有脱离地球，自然要受到大小为1g（重力加速度）的“重力”的作用。此外，一直要受到摩擦和空气阻力的作用。下滑到谷底，或者行驶在弯道上，还要受到“离心力”的作用。这些力的合力，就是我们实际所受到的力。
那么，我们在乘坐过山车的过程中究竟会受到多大的力呢？在游乐园的配合下进行过实际测量的八木教授说：“近年来新安装的过山车性能十分优秀，轨道与车体之间的摩擦力已经减至非常小。若只考虑一小段行程，空气阻力和轨道的摩擦力其实都可以忽略不计，只考虑重力和离心力就可以了。乘坐过山车的趣味，主要就来自这两种力。”
先来考虑在行驶过程中我们身体受到的最大力可能是多少。
过山车无论行驶在轨道的哪一个位置，重力都是1g，保持不变。不难想到，如果在离心力很大的地点，作用于我们身体的力便会加大。离心力是旋转运动所产生的一种指向外侧（指向与旋转中心相反的方向）的力。速度越快，离心力越大；速度相同，轨道弯度越大（旋转半径越小），离心力也越大。
过山车是靠它的势能转换为动力来维持运动，它在到达最低点时势能最小，而速度最大。因此，大多数的过山车，都是在最低点离心力最大。
例如，日本丰岛园（位于东京市西区的游乐园）的加速型过山车，在行驶进入“翻转环形道”时，我们的身体将受到6g的力。航天飞机着陆时宇航员受到的力大约是3g，由此可见，乘坐过山车受到的力是非常大的。八木教授说，“当人体受力达到5～6g时，会抬不起手臂，叫不出声来。这时会感到呼吸困难，无法说话。”
以前，世界各地的游乐园总是竞相建造G（加速度）值尽可能大的过山车。最近新安装的过山车，一般只设计为4～5g。过山车的G值应该有一个上限。这是因为，过大的G值，会有很大的力向身体下方作用，迫使血液暂时流向下体，无法流入脑部和眼睛。这将使得视野狭窄，思考迟钝，具有危险性。再加大G值，还会导致眼前一片漆黑，出现暂时性的眩晕，这就是医学上所说的“黑视”症状。“确定一个人体可以耐受的G值上限，就是为了避免出现上述不良后果。”八木教授说。
那么，在轨道的什么位置我们又会感觉受到最大的上浮力呢？
八木教授说，上浮力最大，“是在轨道所产生的离心力指向上方的所谓‘驼峰’部分。”驼峰其实就是我们平时所说的山顶，在轨道的这一小段，离心力指向上方。如果过山车的速度不变，那么，驼峰部分弯曲越大，离心力越大；若驼峰部分的弯曲程度不变，则是速度越大，离心力越大。过山车通过这一段，我们身体会向上浮起来，感受不到重力（失重），甚至会感受到负重力（指向上方的G）。这是平时感受不到的一种奇特的体验，在设计轨道时总是希望多设计一些这样的驼峰。
乘坐在不同位置会有不同的体验吗？
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