Почему в поездах используются металлические колеса, а в автомобилях резиновые шины?

Транспортные средства бывают разных форм и форм, и каждый из них использует разные технологии для эффективной работы. Например, автомобили и автобусы, передвигающиеся по дорогам, используют резиновые шины, а поезда и метро, ​​движущиеся по путям, используют металлические колеса. Причина такого разного выбора сводится к одному решающему фактору: трениям.

Что такое трение?

Трение – это сила, которая возникает, когда две поверхности соприкасаются, оказывая сопротивление их движению. Чем более гладкие контактные поверхности, тем меньше трение, что позволяет им быстрее перемещаться относительно друг друга.

При рассмотрении конструкции транспортного средства трение играет ключевую роль. Скорость, с которой движется транспортное средство, и тип местности, которую оно преодолевает, во многом влияют на тип колес, которые ему нужны.

Почему в поездах используются металлические колеса?

Поезда предназначены для передвижения на высоких скоростях на большие расстояния, перевозя при этом огромные грузы. Они бегут по гладким, ровным гусеницам, что позволяет им поддерживать скорость с минимальным трением. Металлические колеса значительно снижают трение — на 85–99 % — по сравнению с другими материалами. Это связано с тем, что и рельсы, и колеса сделаны из гладкого металла, что обеспечивает более эффективное движение без трения.

Более того, поездам не нужно резко останавливаться. Благодаря своему огромному весу и мощности, они полагаются на инерцию, чтобы продолжать движение, а это означает, что им не нужны колеса, которые создают большое трение. Резиновые шины, которые создают гораздо большее трение, потребуют значительно больше энергии для перемещения тяжелого поезда, что делает их непрактичными.

Почему в автомобилях используются резиновые шины?

С другой стороны, автомобилям приходится передвигаться по дорогам, и они часто имеют дело с неровной и непредсказуемой местностью, такой как выбоины и грунтовые дороги. Чтобы справиться с этим, автомобилям нужны колеса, обеспечивающие прочное сцепление с дорогой, что становится возможным благодаря резиновым шинам. Трение между резиной и дорогой придает автомобилю тягу, необходимую для безопасного и плавного движения.

В отличие от поездов, автомобили должны часто останавливаться и трогаться с места. Резиновые шины помогают облегчить быстрые остановки и старты, обеспечивая необходимое трение для безопасного вождения. Кроме того, резиновые шины дешевле и их легче заменить, чем металлические колеса, что делает их более практичным выбором для транспортных средств, которые регулярно изнашиваются.

Вывод: трение определяет конструкцию колес

В заключение отметим, что трение является важнейшим фактором, влияющим на конструкцию колес различных типов транспортных средств. В поездах, которым необходимо быстро двигаться с тяжелыми грузами, для уменьшения трения используются металлические колеса. Автомобили, которым приходится перемещаться по пересеченной местности, требуют резиновых шин для увеличения трения и улучшения сцепления.