Pojazdy występują w wielu kształtach i formach, a każdy z nich wykorzystuje inne technologie, aby zapewnić efektywne działanie. Na przykład samochody i autobusy poruszające się po drogach mają gumowe opony, natomiast pociągi i metro poruszające się po torach mają koła metalowe. Powód tych różnych wyborów sprowadza się do jednego kluczowego czynnika: tarcia.

Co to jest tarcie?

Tarcie to siła powstająca, gdy dwie powierzchnie stykają się, stawiając opór ich ruchowi. Im gładsze powierzchnie styku, tym mniejsze tarcie, co pozwala im szybciej poruszać się względem siebie.

Przy projektowaniu pojazdów kluczową rolę odgrywa tarcie. Prędkość, z jaką porusza się pojazd i rodzaj terenu, jaki pokonuje, ma ogromny wpływ na rodzaj potrzebnych kół.

Dlaczego pociągi używają metalowych kół?

Pociągi są przeznaczone do poruszania się z dużą prędkością na długich dystansach, przewożąc ogromne ładunki. Poruszają się po gładkich, równych torach, co pozwala im utrzymać prędkość przy minimalnym tarciu. Metalowe koła znacznie zmniejszają tarcie – aż o 85% do 99% – w porównaniu do innych materiałów. Dzieje się tak dlatego, że zarówno szyny, jak i koła są wykonane z gładkiego metalu, co pozwala na bardziej efektywny ruch bez tarcia.

Co więcej, pociągi nie muszą się nagle zatrzymywać. Dzięki swojej ogromnej masie i mocy, aby się poruszać, polegają na pędzie, co oznacza, że ​​nie potrzebują kół generujących duże tarcie. Gumowe opony, które powodowałyby znacznie większe tarcie, wymagałyby znacznie więcej energii do poruszania ciężkim pociągiem, co czyni je niepraktycznymi.

Dlaczego samochody używają gumowych opon?

Z kolei samochody muszą poruszać się po drogach i często radzą sobie w nierównym, nieprzewidywalnym terenie, takim jak dziury i drogi gruntowe. Aby sobie z tym poradzić, samochody potrzebują kół zapewniających dobrą przyczepność, którą zapewniają gumowe opony. Tarcie między gumą a nawierzchnią zapewnia pojazdowi przyczepność niezbędną do bezpiecznej i płynnej jazdy.

W przeciwieństwie do pociągów, samochody muszą często się zatrzymywać i ruszać. Gumowe opony ułatwiają szybkie zatrzymywanie i ruszanie, zapewniając tarcie niezbędne do bezpiecznej jazdy. Ponadto opony gumowe są tańsze i łatwiejsze w wymianie niż koła metalowe, co czyni je bardziej praktycznym wyborem w pojazdach regularnie zużywających się.

Wniosek: Tarcie definiuje konstrukcję koła

Podsumowując, tarcie jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na konstrukcję kół różnych typów pojazdów. W pociągach, które muszą poruszać się szybko z dużymi ładunkami, stosuje się metalowe koła, aby zmniejszyć tarcie. Samochody, które muszą poruszać się po zróżnicowanym terenie, wymagają gumowych opon, aby zwiększyć tarcie i poprawić przyczepność.