Si vous êtes amateurs de sensations fortes dans les parcs d’attractions ou sur les fêtes foraines, vous avez déjà dû vous faire la réflexion : pourquoi les loopings des manèges ne sont-ils pas des ronds parfaits ? Alors histoire de vous la raconter en étalant votre science dans la file d’attente on vous explique tout.

Force centrifuge et centripète

Et pour répondre à cette question il faut, vous l’aurez bien compris, se tourner vers la physique ! Tout d’abord, il faut parler de la force centrifuge. Si une fois en haut de la boucle d’un looping vous ne tombez pas c’est grâce à elle. Lorsque vous êtes en haut du looping, vous suivez une trajectoire circulaire et cette force centrifuge vous pousse vers le haut, vers l’extérieur de cette trajectoire.

Ainsi, une fois en haut du looping, votre corps va subir deux forces : la force centrifuge qui vous tire vers le haut et la gravité qui vous tire vers le bas. Vous l’aurez compris, il faut que la force centrifuge compense la gravité.

Objectif : atteindre une vitesse suffisante

Mais avant tout ça, il faut pour arriver jusqu’en haut, atteindre une vitesse suffisante. Sauf que votre vitesse, quand vous allez attaquer la boucle va forcément diminuer. Il est impératif que votre vitesse de départ, en bas de la boucle soit élevée. C’est là le problème si les loopings sont parfaitement circulaires en raison de la conservation de l’énergie. En cas de cercle parfaitement rond, quand vous amorcerez la phase de descente, l’accélération centripète serait trop importante. Vous vous prendriez quasiment 6G ! Vous n’êtes pas des astronautes ou des pilotes de chasse ! Vous voulez simplement faire un tour dans un grand huit…

Vous vous demandez donc comment faire pour supporter 6G si vous savez que des pilotes de chasse s’évanouissent quand ils se prennent 9G dans la tronche ? Tout simplement parce que les ingénieurs qui mettent au point les roller coasters, ne nous imposent pas de les supporter et contournent le problème en utilisant une forme différente : le but est de faire prendre au wagon une trajectoire avec un rayon de courbure grand en bas, qui vous évitera de  vous prendre un trop gros choc, et petit en haut. Ainsi, grâce à cette force centrifuge élevée le wagon sera scotché aux rails.

Concrètement, on va utiliser, ce que les mathématiciens connaissent bien, une courbe appelée clothoïde. En réalité, le looping est composé de deux clothoïdes inversées : quand le train monte, le rayon est décroissant. Ainsi, la force centrifuge que vous allez ressentir sera constante puisque la vitesse diminue alors que la courbe augmente. La seconde clothoïde aura un rayon croissant quand les wagons descendent. Comme la vitesse augmente et que la courbe est moins courbée, la force centrifuge ne sera pas trop importante.

On retrouve aussi ce type de courbe pour les sorties d’autoroutes qui permet de les emprunter en tournant le volant en ayant une vitesse constante. Un conseil, si vous voulez essayer différentes sensations dans un même grand huit, il vous suffit de le tester à différentes places !