Bon alors déjà j'ai redirigé ton sujet vers la bonne section, qui traite de la technique des montagnes russes.
Pour les forces qui agissent, c'est un sujet très complet à lui tout seul, qui va dépendre de ton niveau. Tu trouveras un document complet ici, avec des formules qui peuvent t'aider :
http://www.coastersworld.fr/index.php?page=r_forces
Ca t'expliquera même les erreurs à ne pas commettre si tu passes devant des profs de physique : ne pas parler par exemple de forces en G... Le G n'est pas une force, mais une accélération ! On confond trop souvent les deux dans le langage de tous les jours, ce qui fait que tu peux te faire reprendre par un prof pointilleux.
Ensuite, pour l'énergie potentielle, une bonne façon de trouver les facteurs qui agissent dessus est de rappeler sa forme : E = mg Dz.
m étant la masse du solide (le train disons)
g l'accélération de la pesanteur, qui n'est pas modifiable à souhait (environ 9.81 m.s-2)
Dz la différence de hauteur entre deux points (on parlera donc de différence d'énergie potentielle entre deux points, car la valeur en un point de l'énergie ne veut pas dire grand-chose... Surtout pour cette énergie là où on choisit nous-même le point égal à 0 pour traiter les formules).
BREF ! On peut donc jouer sur la masse du train, en l'augmentant. C'est évidemment une mauvaise solution car joue sur les frottements (voir après). g (en minuscule !) n'est pas un facteur variable. Tu l'as compris, c'est sur z qu'il faut jouer : il faut faire une première grande chute !!!
Accumuler de l'énergie potentielle, c'est donc faire monter ton train le plus haut possible avant de le faire redescendre (je zappe exprès les launchs hein...). En bas de la descente, tu auras transformé une (grande) partie de ton énergie potentielle en énergie cinétique (de la vitesse !), pour ensuite remonter et regagner de l'énergie potentielle en perdant de la vitesse : Ec + Ep = constante SANS FROTTEMENTS !!!
En gros, sans frottements aucuns, une montagne russe pourrait posséder plein de camel backs de la même hauteur,et conserverait toujours la même vitesse.
MAIS, et c'est là la suite de ta question, quelles sont les autres forces = pertes malheureusement ? Les FROTTEMENTS !
Les frottements solides, soit le train sur les rails, qui sont proportionnels à la vitesse, et sont une force qui va ralentir ton solide. Je pense que le type de roues compte, mais aussi et surtout la lubrification ! C'est pour ça qu'il faut huiler les pistes, et que des coasters comme TDZ au Parc Astérix font des temps très différents juste en fonction de son état de lubrification.
Les frottements fluides, soit le train dans l'air. On ne peut pas jouer là-dessus car il est fonction de la viscuosité du milieu, et on ne choisit pas trop l'air dans lequel on construit son parc ! Ils sont fonction de la vitesse AU CARRE, donc ils sont très importants en cas de vitesse élevée !!
A ton niveau de 1ere, tu auras clairement du mal à jouer avec les formules pour établir des relations mathématiques, surtout qu'on n'est pas dans un référentiel galiléen dans un wagon de montagne russe, et donc les forces d'inertie entrent en jeu, mais je crois que c'est au programme de la prépa...
Joue avant tout sur des morceaux de formules pour expliquer tes informations : "d'après la formule, on voit que cette force est fonction de blabla, donc pour limiter il faut faire baisser ceci, ou augmenter cela (par exemple au dénominateur d'une fraction)".
En gros, ne cherche pas à poser des équations qui te dépasseront un peu, mais explique le phénomène physique : c'est LE truc sur lequel les profs en prépa insistent dorénavant :)
