Περιεχόμενο
Σιδηροδρομικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούνται για να μεταφέρουν ένα ευρύ φάσμα υλικών στις Ηνωμένες Πολιτείες. Τα οχήματα Hopper μεταφέρουν άνθρακα από τα ορυχεία στο Wyoming σε εργοστάσια με καύση άνθρακα στην ανατολική ακτή. Τα αυτοκίνητα μεταφοράς αυτοκινήτων μεταφέρουν νέα οχήματα από μονάδες συναρμολόγησης σε κέντρα διανομής σε ολόκληρη τη χώρα. Τα επιβατικά αυτοκίνητα μεταφέρουν επιβάτες και υπεραστικούς ταξιδιώτες μεταξύ πόλεων και κρατών. Τα σιδηροδρομικά οχήματα μπορούν να φέρουν σημαντικό βάρος, αλλά οι σιδηρόδρομοι πρέπει να καθορίσουν τον αριθμό και το είδος των κινητήρων που θα χρησιμοποιήσουν, με βάση το βάρος του φορτίου που μεταφέρεται. Ο υπολογισμός της δύναμης που απαιτείται για την κίνηση ενός σιδηροδρομικού αυτοκινήτου από το υπόλοιπο είναι μια απλή διαδικασία, χρησιμοποιώντας μερικές πληκτρολόγια αριθμομηχανή.
Υπολογίστε τη δύναμη που απαιτείται για να μετακινήσετε ένα σιδηροδρομικό όχημα
Προσδιορίστε τον συντελεστή τριβής μεταξύ των τροχών του αυτοκινήτου και της σιδηροτροχιάς. Αυτός ο συντελεστής (?) Μπορεί είτε να επιλεγεί θεωρητικά από έναν πίνακα είτε μπορεί να μετρηθεί πειραματικά. Ο συντελεστής τριβής κύλισης είναι πολύ χαμηλότερος από τον συντελεστή στατικής τριβής, ο οποίος θα εφαρμοζόταν εάν ο τροχός δεν μπορούσε να περιστραφεί και θα έπρεπε να ολισθήσει. Ο συντελεστής τριβής κύλισης για μια διασύνδεση τροχού-ράγας είναι περίπου 0,001, ενώ ο συντελεστής στατικής τριβής για μια διεπαφή από χάλυβα σε χάλυβα είναι περίπου 0,5. Ως εκ τούτου, απαιτεί πολύ λιγότερη δύναμη για να μετακινήσετε ένα σιδηροδρομικό αυτοκίνητο με ελεύθερα κινούμενους τροχούς από το ένα με τους τροχούς κλειδωμένους.
Προσδιορίστε τη δύναμη τριβής (F) που πρέπει να ξεπεράσει το αυτοκίνητο για να κινηθεί. Η δύναμη τριβής βασίζεται στον ακόλουθο τύπο: F = ΔW, όπου; είναι ο συντελεστής τριβής κύλισης μεταξύ του τροχού και της σιδηροτροχιάς και W είναι το βάρος του σιδηροδρομικού αυτοκινήτου. Εάν το βάρος ενός πλήρως φορτωμένου σιδηροδρομικού αυτοκινήτου είναι 280.000 λίβρες, τότε F = (0.001 x 280.000) = 280 λίβρες.
Επειδή η μόνη οριζόντια δύναμη που παράγει ο σιδηρόδρομος είναι η δύναμη τριβής, η δύναμη για την κίνηση του σιδηροδρομικού αυτοκινήτου (P) είναι ίση με τη δύναμη τριβής (F). Επομένως, χρησιμοποιώντας το προηγούμενο παράδειγμα, απαιτείται μια δύναμη εισόδου 280 κιλών για να μετακινήσετε το σιδηροδρομικό αυτοκίνητο.