孩子想知道的趣味科普小知识:为什么火车要在钢轨上行驶?

释放双眼,带上耳机,听听看~!

为什么火车要在钢轨上行驶?今天就由童乐福科学网小编为同学们讲解孩子想知道的趣味科普小知识:为什么火车要在钢轨上行驶?

孩子想知道的趣味科普小知识:为什么火车要在钢轨上行驶?插图

汽车都是在公路上走,为什么只有火车是在钢轨上行驶呢?

因为火车很重,如果在普通路面上行驶,车轨会陷进土里开不起来。火车在钢轨上行驶,钢轨能承受住火车的重量。而且钢轨是铺在枕木和碎石上的,火车通过时,钢轨就把重量通过枕木和碎石分散到路基上,火车也就能顺利地行驶了。钢轨不是一整条的,而是一段一段的,所以我们坐火车都会听到,火车经过钢轨之间的缝隙的时候发出的哐当声。

钢轨的形成经历了一段发展史。16世纪下半叶,在英国和德国的矿山和釆石场铺有用木材做成的路轨。在轨道上行走的车是靠人力或畜力推动的。这就是路轨的最原始形成。到了1767年,英国的金属大跌价,有家铁工厂的老板看到堆积如山的生铁,既卖不出去赚不了钱,又占用了很多地方,就令人浇铸成长长的铁条,铺在工厂的道路上,准备在铁价上涨的时候再卖出去。可是,人们发现车辆走在铺着铁条的路上,既省力又平稳。这样,铁轨就先于火车诞生了。

铁条上行车毕竟不是很方便,于是,铁条得到了改进,做成凹槽形的铁轨。这种轨道可以防止车轮滑出,但容易在凹槽中积上石子、煤屑,铁轨很容易损坏。于是,人们把铁轨做成了上、下一样宽,中间略窄的形状,这样垃圾不易积起,铁轨也不容易损坏。可是这种轨道不是很稳,铁轨受到冲击容易翻倒而导致车辆出轨。人们又把铁轨的下面加宽,造成像汉字的字形,这种形状的轨道既稳定又可靠,一直沿用到今天你是不是觉得那个“哐当”声音很难听?为什么我们不把钢轨之间的缝隙修好,就不用听到那么不好听的声音呢?可是,把钢轨之间的缝隙接合是好还是坏呢?

其实,钢轨间留有缝隙是为了解决钢轨的热胀冷缩问题。

在一般的情况下,外界温度的变化会使物体产生热胀冷缩的现象,即随着温度升高,体积就增大;温度降低,体积就缩小。但也有例外,比如水结冰以后,体积反而会增大;又如压力等条件变化,物体体积变化的情形也会有所不同。在一定的温度下,钢轨的长度是不变的,可是当温度发生变化时,它的长、宽、高都会随着变化。假如安装时钢轨之间严丝合缝,确实可以减少列车通过时使人讨厌的“咯噔”声和颠簸,可是,因为热胀冷缩现象的存在,夏天天气炎热时,钢轨长度就增大,没有预留缝隙的钢轨只有向上隆起,这样对行车安全很不利。

为了避免这种情况,就必须在钢轨之间预留缝隙。但是,钢轨间的缝隙到底应该留多大适当呢?为了行车的安全,轨缝一般不可以超过1毫米,由实验推测:钢轨温度每变化1℃,每米钢轨就可以伸缩0.000018米。在中国,南方跟北方的铁路线上,冬、夏之间的气温一般可相差80℃左右,根据固体线的膨胀关系计算下来,每一段钢轨的长度以125米为宜。

当然,为了提高行车的速度、保证行车的安全,也为了消除那些讨厌的“咯噔”声和颠簸,最好还是减少缝隙。如果在炼钢的时候,想办法改变钢材的性质,减少钢材的热膨胀系数就可以大大地消除钢轨的热胀冷缩现象,这样钢轨长度就可以加工比较长,减少预留缝隙。现实的高速铁路钢轨每一段都很长,铁路上预留的缝隙比较少,在这样的铁路上旅行,旅客就会觉得更加舒适

以上就是童乐福儿童网科普频道整理孩子想知道的趣味科普小知识:为什么火车要在钢轨上行驶?相关内容,如有疑问可以在后台留言,希望对同学们有所帮助。

为TA充电
共{{data.count}}人
人已赞赏
科普知识

孩子想知道的趣味科普小知识:秋天的树叶为什么有的发红有的发黄?

2021-7-7 12:09:00

科普知识

相对运动与绝对静止的趣味物理知识:为什么我们做在车里感觉窗外的物体向后退?

2021-7-7 18:52:00

搜索