[精讚] [會員登入]
3562

火車頭要撒砂?摩擦力與阿里山森林小火車

寒假我帶三小孩搭乘阿里山小火車,我們的旅程在另一篇。這個行程對我很刺激,出發前幾天才決定,分二天才湊到四張旅客的退票剩票

分享此文連結 //n.sfs.tw/10371

分享連結 火車頭要撒砂?摩擦力與阿里山森林小火車@zfangの科學小玩意
(文章歡迎轉載,務必尊重版權註明連結來源)
2019-10-24 22:24:16 最後編修
2016-12-05 09:35:16 By zfang
 

寒假我帶三小孩搭乘阿里山小火車,我們的旅程在另一篇。這個行程對我很刺激,出發前幾天才決定,分二天才湊到四張旅客的退票剩票,座位還分在三節車廂呢!只是,這個媽不想先寫親子遊記,居然還是用"科學眼"看事物... 

 


我們搭的火車屬於郵輪式列車套裝行程,沿途停靠幾個站,這一站是在竹崎車站。(終點在奮起湖。)


在奮起湖的車庫中,看到了以前小火車車頭,吸引我注意的是車頭前方的二個砂箱(儲砂筒)。

和上方的現代火車頭相比,老火車頭的砂箱明顯掛二側。現代的動力火車頭也需要砂箱嗎?看起來似乎不用。(還是躲在車底某處?)


左右各一個儲砂箱,通常是裝在動力輪前方。

  
裡頭真的有沙耶,不是普通隨便的砂,它非常潔白細緻。


解說員說那是白色的「ㄒㄧˋ」 砂。( 矽砂?還是細沙?)


儲砂箱下有一根順勢彎曲的鐵管(撒砂管)對準軌道,沙子就是從這裡漏出來灑到軌道上。

 
砂箱是做什麼用的?簡單地來說是止滑。
專業一點的說法是增加鐵軌與車輪間的摩擦係數。


雖然火車的鋼輪和鋼軌接觸面之間很光滑,不同於一般車輛的輪胎與地面摩擦力大(抓地力好),但火車的重量很重,正向力大,與鐵軌間的摩擦力也大,所以行走不成問題。但是當雨天或者坡度較大的時候,就會向軌道上灑砂,來提高摩擦係數,增大摩擦力。

影響摩擦力的因素 :

  1. 作用於接觸面的力: 接觸面的力愈大,摩擦力愈大,接觸面的力愈小,摩擦力愈小 。
  2. 接觸面的性質: 接觸面粗糙則摩擦力大,接觸面光滑則摩擦力小。

止滑(增加摩擦力)的目的何在?很多人都以為是為了幫助剎車,包含我也是。做了功課才知道,其實也與前進爬坡有關,若是接觸面太光滑,摩擦力不足,就會"打滑",造成輪子空轉無法前進。找到影響車輪滾動、停止的幾種因素:牽引力、黏著力、韌力

  • 黏著力>牽引力=空轉。這句話錯了,經鐵肝人提醒後更正:「 牽引力>黏著力,才會空轉。」
  • 韌力>黏著力=滑走

這幾個力對我有些陌生,平時俗稱的抓地力是哪一個?另一個解釋比較容易懂:如果車輛的輪子粘著力小,則容易打滑,從滾動變滑動,要知道滑動摩擦力大於滾動摩擦力,這反而不利於牽引。如果車輛的輪子粘著力小,刹車的時候也容易打滑。想知道更深的力學,請見延伸閱讀:https://www.zhihu.com/question/24256663

火車會適時在軌道上倒砂以增加車輪與軌道的摩擦力,提高軌道車輛輪軌之間的摩擦係數。不只幫助煞車,也幫助起步。特別是蒸汽火車頭機動力小,起步扭矩小,不容易起步,所以要在機車輪子下方撒砂。阿里山小火車屬於森林鐵路,有一定的坡度,因此與軌道面之間的摩擦力格外重要。

有些砂是自動控制,根據感測器資料(坡度、轉速等參數)綜合情況自動控制撒沙閥門撒沙。較舊的是人工控制撒沙,由司機(駕駛員)判斷,遇到坡道、雨天鋼軌與火車機車的輪子打滑走不動時,駕駛員通過控制開關向鋼軌上撒一定量的白色細砂,增加輪子與鋼軌的摩擦係數,就可以大力減少機車輪對在雨、雪天爬坡時因粘著力下降容易出現的‘空轉’和制動時產生的滑行,使火車行走自如。正常情況下是不需要撒砂。

找到一篇文章《整備場上的“上砂工”》,介紹負責填充砂的上砂工故事,也提到砂箱對列車行駛的安全問題。http://news.tielu.cn/yixian/2013-03-01/2223.html

 

END

你可能感興趣的文章

我也是哈日族~用『針孔成像』觀賞日偏食 觀賞日食,我利用『投影式日食觀測器』,聽起來好像很科學,其實這個觀測器就是~公園的樹。

蜂蜜怎麼結晶了? 蜂蜜的結晶其實就是葡萄糖從蜂蜜中被析出分離的現象和過程。

鉛筆裡面有沒有鉛呢? 沙士裡面沒有沙,太陽餅裡面不包太陽,那麼~鉛筆裡面有沒有鉛呢? 答案一:既然叫做鉛筆,當然是鉛做的! 答案二:鉛筆當然不

石來運轉、滾石生財 這是滾石生財。除了放對財位外,還要將球滾向內才行。(旋轉方向必須旋入,不可旋出。)

[影片] 艾雪的鑲嵌(密鋪)藝術 艾雪的創作,這是數學與藝術結合的課程,把找到的相關影片放在這裡。

我們看見彩虹! 傍晚四點五點多,開車帶孩子去探險,許多鄉間小路對我們仍是陌生的,看看有沒有新奇的東西。在一處田地附近,我們看到彩虹! 出

隨機好文

嘴開開,傻楞楞~輕鬆一下 無聊小玩意,輕鬆一下

[scratch新手]下載scratch2.0與中文化介面設定 stratch2.0下載與中文化介面設定...

功與能的簡易動手做~吸管吹箭與做功 我的活動習慣是完全開放,略講大致方法,其餘由他們自己試。根據經驗,不是那麼容易就成功的活動可以玩比較久,也會讓學生有挑戰性。

哇!好驚人的發散 實驗中學生閒的無聊,就把眼鏡摘下放在光源前...

新聞來找碴~結晶還是發霉?肥皂長毛了 (60's Fuzzy Wuzzy Bath Soap) 「…打開一盒新的肥皂時,發現肥皂上竟然有白色的毛,不禁懷疑難道肥皂也會發霉?」光滑的肥皂上怎麼會長出毛髮?要怎麼知道是發霉還是結晶呢?