Dlaczego pociągi używają metalowych kół, a samochody używają gumowych opon?

Pojazdy są w wielu kształtach i formach, a każda z nich wykorzystuje różne technologie do wydajnego działania. Na przykład samochody i autobusy podróżujące po drogach używają gumowych opon, podczas gdy pociągi i metro, które działają na torach, używają metalowych kół. Przyczyna tych różnych wyborów sprowadza się do jednego kluczowego czynnika: tarcia.

Co to jest tarcie?

Tarcie jest siłą, która występuje, gdy dwie powierzchnie się kontaktują, opierając się ich ruchowi. Im gładsze powierzchnie kontaktowe, tym mniejsze tarcie, co pozwala im poruszać się szybciej względem siebie.

Rozważając projekt pojazdu, tarcie odgrywa kluczową rolę. Prędkość, z jaką porusza się pojazd, i rodzaj terenu, który obejmuje, ma duży wpływ na rodzaj koła, których potrzebuje.

Dlaczego pociągi używają metalowych kół?

Pociągi są zaprojektowane do podróży z dużymi prędkościami na duże odległości podczas przenoszenia ogromnych obciążeń. Biegają gładkie, równomierne ślady, pozwalając im utrzymywać prędkość przy minimalnym tarciu. Metalowe koła znacznie zmniejszają tarcie - nawet o 85% do 99% - złożone na inne materiały. Wynika to z faktu, że zarówno szyny, jak i koła są wykonane z gładkiego metalu, co pozwala na bardziej wydajny, pozbawiony tarcia ruch.

Co więcej, pociągi nie muszą się nagle zatrzymać. Z ich ogromną wagą i mocą polegają na pędu, aby się poruszać, co oznacza, że nie wymagają kół, które generują dużo tarcia. Opony gumowe, które spowodowałyby znacznie większe tarcia, wymagałyby znacznie więcej energii do poruszania ciężkiego pociągu, co czyni je niepraktycznymi.

Dlaczego samochody używają gumowych opon?

Z drugiej strony samochody muszą podróżować po drogach i często radzić sobie z nierównomiernymi, nieprzewidywalnymi terenami, takimi jak dziury i polne drogi. Aby sobie z tym poradzić, samochody potrzebują kół, które zapewniają silny uchwyt, który jest możliwy dzięki oponom gumowym. Tarcie między gumą a drogą daje pojazdowi przyczepność, której potrzebuje bezpiecznie i płynnie.

W przeciwieństwie do pociągów samochody muszą się zatrzymać i zacząć często. Opony gumowe pomagają ułatwić szybkie przystanki i zaczynają się, zapewniając niezbędne tarcie do bezpiecznej jazdy. Ponadto gumowe opony są tańsze i łatwiejsze do wymiany niż metalowe koła, co czyni je bardziej praktycznym wyborem dla pojazdów, które odczuwają regularne zużycie.

Wniosek: Tarcie określa projektowanie kół

Podsumowując, tarcie jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na projekt kół dla różnych rodzajów pojazdów. Pociągi, które muszą szybko poruszać się z dużymi obciążeniami, używają metalowych kół, aby zmniejszyć tarcia. Samochody, które muszą nawigować różnorodne tereny, wymagają gumowych opon w celu zwiększenia tarcia i poprawy przyczepności.