Рельсы сделаны из стали, и колёса — тоже. Между двумя гладкими стальными деталями трение меньше, чем между шиной и дорожным покрытием. Оно даже меньше, чем между кожей и стеклом. Несмотря на это, сцепление между колесом и рельсом довольно серьёзно и позволяет поезду двигаться вперёд — всё потому, что огромная масса локомотива или вагона ложится на очень маленькую площадь соприкосновения колёс и рельс.
Почему поезд не может подняться в гору
Ландшафт подчиняется железной дороге: ей высоко — гору срывают или дырявят тоннелем, низковато — делают насыпь. На главном ходе Транссиба — 15 тоннелей, на параллельных — еще десяток (в том числе самый длинный, семикилометровый тоннель под Амуром). Почему поезда ходят только по прямой? Давайте разбираться.
Чтобы сдвинуть поезд с места, нужно приложит силу, способную преодолеть силу трения, вес поезда и аэродинамическое сопротивление. На плоскости это вполне выполнимо, и поезда развивают серьёзные скорости и тянут внушительные грузы. Но всё меняется, как только рельсы уходят в горку, даже не самую крутую.
Не прибегая к помощи рук, человек способен преодолевать уклоны в 75 градусов и даже чуть круче — правда, это даётся с большими усилиями. Автомобиль легко преодолеет 30-градусный подъём. Для поезда, едущего по гладким рельсам, максимум — пара градусов: на более крутых склонах распределение веса меняется, сила трения ослабевает, и колёса проворачиваются вхолостую вне зависимости от того, насколько большая сила толкает состав вверх.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Иногда даже маломощный паровой локомотив можно заставить прогуляться вверх по холму, просто увеличив массу вагона: такое часто проделывают на железнодорожных ярмарках. Балласт создаёт дополнительное трение и, разогнавшись, поезд иногда преодолевает небольшие подъёмы.
Другой способ заставить поезд двигаться вверх — снабдить и рельсы, и колёса пазами и зубьями. Когда такой поезд едет по рельсам, он похож на две шестерёнки бесконечного радиуса. Самый крутой подъём зубчатой железной дороги Pilatusbahn в Швейцарии достигает 48%, и выглядит это очень впечатляюще:
Загружаем