”ジェットコースターみたいな電車”はムリ？

Question

”ちびっこ物理学入門”みたいな質問でお恥ずかしい限りです。


先日、ジェットコースターに乗ったのですが、「何とか実際の電車に使えないものか」と考えました。

例えば、東京ー横浜間になだらかなコースターを作ってですね、
東京駅から急な坂をカタカタ上り(あるいはエレベータで上げる）
頂上からは引力だけで横浜へ！

現実には極めて困難ですが、
平地を横浜まで走るエネルギー（仮にA）と頂上まで上がるエネルギー（B）は
　　　　　　　　A≦Bですか？
コースターのほうが電気代が安いような気がするんですが・・・

debukuro · Accepted Answer

持ち上げるエネルギーと落下して得られるエネルギーは損失を無視すれば同じになります
高く持ち上げるときに横浜までに必要なエネルギーを蓄えるので平地を移動するときと同じことになります
何をするにも「只飯は食えない」というのが物理の掟です

noname#74145 · Answer

東京ー横浜間をノンストップで走り空気抵抗と機械損失を無視すればこのアイデアはあまり意味が無いような気がします。
この両者にはエネルギーの差はほとんど無いのではありませんか。

しかし実際は途中で何度か停止発進するでしょうからそのエネルギーロスもバカになりません。つまり一定の速度で車両を高い所に持ち上げるのはエネルギー的に見て大変効率が良いが線路上を加速、減速、停止、発進を繰り返す事は大変効率が悪く回生ブレーキを採用したとしても無駄が大きいと思います。

でもだからと言って駅を高い場所に作るのはエネルギーをトータル的に見た場合どんなものでしょうか？
駅まで人々が行くのに大きなエネルギーを必要としますね。

Ta595 · Answer

こんにちは。

停止している時点から，あるスピードに達するための運動エネルギーをどこからもらうか，減速のときそれを無駄に消費せずにどこかにたくわえておけるか，という問題と考えてみましょう。
（ちょっと夢がなくなった感じで申し訳ないですが・・・）

登るときに何かしらのエネルギーを使って，減速するのに摩擦によるブレーキを使ったら（運動エネルギーを摩擦による熱に変換して消費してしまったら），大雑把には平地で加速・減速するのと変わらない気がしますが，下に加速しながら落ちて上に減速しながら戻ってくる（運動エネルギーと位置エネルギーを交換する），というのならば得しそうですね。

その場合，駅が上にあったらそこまで人間が昇降するエネルギーはどうするんだ，とか，高層の駅や地下の線路を作ったりメンテナンスしたりする時に使う余計なエネルギーの元は取れるのか，っていう疑問もありますが・・・。

減速のとき，運動エネルギーを単に熱として消費してしまわずに再利用するという方法は，すでに意外と広く行われています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E7%94%9F%E3%83%96%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%AD

edw-19 · Answer

東京、横浜間を２８キロとし、
３０度の勾配を付けると高度１６キロ。

ここから自由落下させれば最終速度は２０１０km/h
だと思う。つ＾＿＾）つ

outerlimit · Answer

津軽海峡線の青函トンネルが　質問の実例でしょう（ただし　海底駅は最高速で通過)

停まる必要のある場所(駅）はできるだけ高く、停まる必要の無い場所は低くすれば、加速・減速に要するエネルギーを削減できますね

これは自動車でも同じことが言えます

rubipapa · Answer

電気代は安く上がりますが、
線路の設置費用がバカ高くなるので却下です。

tetsumyi · Answer

”ちびっこ物理学入門”なんてとんでもないことで、私も理想的な輸送機関と考えています。
地下にトンネルを掘って真空にして落ちる力で加速してジェット機並に加速してから水平方向に高速移動すればエネルギーゼロでどこでも行けます。
車輪では抵抗がありますから超伝導磁気浮上で解決します。

真空が無理であればトンネル内に高速の空気の流れを作れば少しのエネルギーで莫大な輸送が可能になります。
将来は実現すると思いますよ。
ただし、地震で地殻変動が起きると大変なことになりますから対策をしないといけませんが。

doc_sunday · Answer

以前地球内部を通って反対側に出る、お話がありました。
それは実現無理として、かなりの距離(東京－シドニー間ぐらいかな)をトンネルでつなぎ重力加速度だけで駆動する話は時々出ますね。
ご提案の件も、チューブ内を真空にして空気抵抗を無くせば、結構いけるかも。^o^
でもそれなら、リニアモーターでもエネルギー的には大差ないでしょうね。(汗;

”ジェットコースターみたいな電車”はムリ？

持ち上げるエネルギーと落下して得られるエネルギーは損失を無視すれば同じになります

東京ー横浜間をノンストップで走り空気抵抗と機械損失を無視すればこのアイデアはあまり意味が無いような気がします。

こんにちは。

東京、横浜間を２８キロとし、

津軽海峡線の青函トンネルが 質問の実例でしょう（ただし 海底駅は最高速で通過)

電気代は安く上がりますが、

”ちびっこ物理学入門”なんてとんでもないことで、私も理想的な輸送機関と考えています。

以前地球内部を通って反対側に出る、お話がありました。

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