Εξηγήστε γιατί δεν μπορεί να σταματήσει γρήγορα ένα ταχέως μετακινούμενο φορτηγό τρένο;
1. μάζα και αδράνεια: Τα φορτηγά αμαξοστοιχίες αποτελούνται από πολλαπλά βαριά αυτοκίνητα που μεταφέρουν σημαντικό φορτίο, με αποτέλεσμα μια τεράστια μάζα. Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο κίνησης του Νεύτωνα (νόμος αδράνειας), ένα αντικείμενο σε ηρεμία θα παραμείνει σε ηρεμία, ενώ ένα αντικείμενο σε κίνηση θα συνεχίσει να κινείται με σταθερή ταχύτητα εκτός εάν ενεργήσει από μια εξωτερική δύναμη. Η τεράστια μάζα ενός φορτίου το καθιστά εγγενώς ανθεκτικό στις αλλαγές στην κατάσταση κίνησης.
2. ορμή: Η ορμή, που ορίζεται ως το προϊόν της μάζας και της ταχύτητας ενός αντικειμένου, διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην κατανόηση γιατί τα φορτηγά τρένα είναι δύσκολο να σταματήσουν γρήγορα. Ένα φορτηγό τρένο που ταξιδεύει με υψηλή ταχύτητα διαθέτει σημαντική ορμή. Με τον δεύτερο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα, η δύναμη που απαιτείται για να σταματήσει το τρένο πρέπει να είναι ίση σε μέγεθος, αλλά απέναντι από την κατεύθυνση της ορμής της αμαξοστοιχίας. Λόγω της τεράστιας ορμής, είναι απαραίτητη μια απίστευτα ουσιαστική δύναμη για να σταματήσει γρήγορα το τρένο.
3. Περιορισμοί πέδησης: Τα εμπορευματικά τρένα είναι εξοπλισμένα με συστήματα πέδησης που έχουν σχεδιαστεί για να επιβραδύνουν σταδιακά. Ωστόσο, αυτά τα συστήματα έχουν εγγενείς περιορισμούς. Τα φρένα λειτουργούν εφαρμόζοντας τριβή στους τροχούς του τρένου, γεγονός που τους προκαλεί να επιβραδύνουν. Ωστόσο, η τριβή που παράγεται μεταξύ των τροχών και των σιδηροτροχιών έχει μια πεπερασμένη ικανότητα να διαλύσει την κινητική ενέργεια της αμαξοστοιχίας. Επιπλέον, η θερμότητα που παράγεται κατά τη διάρκεια της πέδησης μπορεί να βλάψει τους τροχούς και τις ράγες, περιορίζοντας περαιτέρω την αποτελεσματικότητα των φρένων.
4. Μήκος αμαξοστοιχίας: Το τεράστιο μήκος ενός φορτίου εμπορευμάτων συμβάλλει επίσης στην πρόκληση να σταματήσει γρήγορα. Με πολλά αυτοκίνητα σε συνδυασμό, η δύναμη πέδησης της αμαξοστοιχίας πρέπει να διανέμεται ομοιόμορφα καθ 'όλη τη διάρκεια του μήκους. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ανομοιογενές πέδηση και πιθανή εκρτίσματα, εάν δεν ελέγχεται προσεκτικά.
5. Συνθήκες παρακολούθησης: Η κατάσταση των κομματιών μπορεί επίσης να επηρεάσει την αποτελεσματικότητα των φρένων. Τα βρεγμένα, παγωμένα ή συντρίμμια που καλύπτονται από τα συντρίμμια μπορούν να μειώσουν την τριβή και να δυσκολεύουν τα φρένα να σταματήσουν αποτελεσματικά το τρένο.
Λαμβάνοντας υπόψη όλους αυτούς τους παράγοντες, γίνεται φανερό γιατί δεν μπορεί να σταματήσει γρήγορα ένα ταχέως μεταβαλλόμενο φορτηγό τρένο. Ο συνδυασμός τεράστιας μάζας, ορμής, περιορισμών πέδησης, μήκους αμαξοστοιχίας και συνθήκες διαδρομής απαιτεί μια σταδιακή επιβράδυνση για να αποφευχθούν ατυχήματα και να εξασφαλιστεί η ασφάλεια.
