最快、最高、最长的俯冲式过山车，可以让游乐园的刺激爱好者体验自由落体，将于明年夏天在俄亥俄州桑达斯基的雪松点开放。瓦尔拉文的设计是将乘客带到 20 层楼高的 66 米顶峰，然后以 90 度角坠落并感受失重感。第一次坠落产生足够的能量来推动过山车在剩余的旅程中前进。
通过将过山车的车厢提升到山顶，车厢储存了大量的重力势能。这种能量取决于物体的质量（过山车车厢和乘客）及其垂直位移（车厢离地面的距离）。当车厢到达山顶并开始加速下降时，这种势能或位置能量会转化为动能或运动能量。加州理工学院的物理学家凯文·希克森说：“过山车获得的所有能量都来自它最初被提升到的点，从那里它只会获得越来越多的动能。”
第一次下降的高度也决定了过山车的速度。下降的时间越长，车厢因重力而加速的越多。
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1959 年钢结构过山车的出现使得更高的结构成为可能。新的框架更坚固、更轻、更容易建造，因为轨道可以在远程制造，然后运送到预定的游乐园或主题公园进行最终组装。
钢制过山车比木制过山车需要更少的密集支撑梁，因为钢轨本身有助于支撑结构。此外，钢制过山车因摩擦而损失的能量更少。钢制过山车的车轮不是像木制过山车那样沿着轨道嘎嘎作响，而是被轨道本身包围，从而使乘坐更平稳、更快。从理论上讲，如果没有摩擦和其他阻力，只要永不爬到初始山的高度，过山车就可以无限期地行驶。根据能量守恒定律，当车厢沿着轨道滑行时，车厢的能量将永远从势能转换为动能，然后再转换回来。
虽然高度仍然是获得高速的最佳方法之一，但过山车也可以通过电磁推进、弹射器或利用液压或气动力的机制从起点射出。这些发射式过山车的车厢有可能在大约两秒钟内从零加速到接近 130 公里/小时。
尽管主题公园吹嘘其最新景点的最高速度，但工程师尚未真正将这些欢乐游乐设施推向其潜在的极限。“就快速行驶的物理原理而言，过山车还没有真正达到顶峰，”希克森说。“火车和飞机速度快得多。”
虽然过山车肯定可以更快，但它们受到更高速度所需的加速度的限制。过山车在几秒钟内达到最高速度。所获得的加速度会导致g力，这使得乘客（如太空中的宇航员）感受到增加或减少的质量感。这些g力可能是致命的，但物理学家对此很了解，因此过山车是按照严格的标准建造的，以使其保持在安全水平内。
美国宇航局人类系统集成部门的科学家莱兰·斯通说：“将血液从你的大脑拉到腿部的g力通常在过山车上体验到。” 他专注于极端g力如何影响人体。“如果没有训练，人们通常可以忍受两到三个g（在这个方向）几秒钟而没有任何后果。”
但是，如果过山车的加速度过大，重力会阻止血液流向眼睛和大脑。在较高水平下持续更长时间，极端的g力可能会导致昏厥或暂时失明。但是过山车施加的g力相对无害。“将血液拉入大脑的g力是最危险的，”斯通说，因为它们可能导致中风。过山车通过控制乘客在太空中的方向来避免这种情况。如果坐直，或至少始终将脚悬挂在地面，则力始终指向脚。“倒坐在过山车上不是一件安全的事情，”斯通说。
工程师依靠这些信息来建造提供危险的所有刺激但又避免真正危及生命的风险的游乐设施。一些最极限的过山车的乘客可以体验高达 6.5g的加速度，这比宇航员在发射时体验到的还要多，也比 NASCAR 车手在赛道上飞驰时感受到的还要多。过山车乘客的诀窍在于持续时间。这 6.5g的加速度通常最多持续一秒钟，而宇航员可能会忍受 4g几分钟。过山车只允许在一秒钟内施加 6g的加速度，并且在长一到两秒钟内施加 4g的加速度。
公园不断致力于推出更新的、破纪录的游乐设施，但并非工程和人类的耐力决定了所有的限制。经济因素也发挥着作用。更大、更刺激的游乐设施需要空间、特殊材料和长期维护，所有这些都需要付出高昂的代价。
然而，对于真正的冒险家来说，有越来越多通往同样刺激的途径。例如，加州理工学院的希克森对过山车感到矛盾。他“宁愿乘坐火箭”。