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  • 1 # zrzlr3409

    在火車轉彎的地方,鐵路總是把外軌修得高一些,內軌修得低一些,使車廂向內傾斜,如果是擺式動車組,還要讓車廂的傾斜幅度變得更大,從而產生更大的向心力。具體的受力情況,我們一同進行分析。車廂向內傾斜,重力方向卻仍然是豎直向下,鋼軌如果沒有受到擠壓,對火車的支撐力只有一個方向,順著車廂傾斜的方向,向上指向轉彎的內側。分析力學,我們都應該畫圖,可是這裡畫圖不那麼方便,我就介紹一個方法,用時針分針的指向來做想象吧。在彎道豎直的截面圖上,假設火車是向左邊 9點鐘的方向轉彎,9點鐘這邊的就是內軌,位置肯定低於 9點的位置,外軌也在右邊比 3點鐘稍高一點兒的位置,火車的重力豎直向下,指向 6點鐘的時針方向,鋼軌的支撐力,大概就指向 11點的方向,這兩個力就好像 5點 55分的時針與分針,它們產生一個合力,指向 8點與 9點之間的方向,火車就得到轉彎的向心力。以上做的分析,畢竟只是針對最簡單的情況。火車不擠壓兩邊的鋼軌,就相當於我們坐在靠背椅上,卻沒有把後背靠向椅背,受力也就只有豎向的,相當簡單。可是,我們通常都會把後背靠在椅背上,這樣就會出現橫向的受力,我們的後背把椅背向後推,椅背就產生反作用力,要把我們的後背向前推。同理,火車如果擠壓了內軌,就是車輪靠向內軌,使內軌向 8點9點的時針方向變形,內軌由於彈性,就要產生一個反作用力,指向 2點3點的時針方向,內軌這個反作用力,方向與火車轉彎,8點 9點的向心力相反,於是火車轉彎的向心力就被削弱減少了。火車如果擠壓了外軌,就是車輪靠向外軌,使外軌向大概 3點的方向變形,外軌由於彈性,也要產生一個反作用力,指向9點的時針方向,外軌這個反作用力,方向與火車轉彎,8點 9點的向心力相同,於是火車轉彎的向心力就增大了。

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