Η δεύτερη διαφορά είναι το πρόσημο ίσου αντί για λιγότερο από-ή-ίσο. Αυτό σημαίνει ότι η δύναμη τριβής είναι σταθερή όσο το αντικείμενο ολισθαίνει — δεν ισούται πλέον με την ασκούμενη δύναμη. Αυτό σημαίνει ότι η καθαρή δύναμη δεν είναι μηδέν. Πιέστε πιο δυνατά την καρέκλα τρέχοντας και η καρέκλα θα επιταχύνει.
Ας επιστρέψουμε σε αυτή τη διελκυστίνδα. Ο οδηγός στα δεξιά έχει τώρα μια ιδέα: Αντί να πυροβολήσει τον κινητήρα του, κατεβάζει το γκάζι για να διατηρήσει μια στατική αλληλεπίδραση τριβής με τις ράγες. Αργά και σταθερά. Ο τύπος στα αριστερά το τοποθετεί—και τι συμβαίνει; Οι τροχοί του περιστρέφονται και παίρνει μια κινητική δύναμη τριβής. Λοιπόν, η στατική τριβή νικάει την κινητική τριβή, οπότε το σωστό τρένο κερδίζει!
Αυτό θα λειτουργούσε ακόμα κι αν το τρένο στα αριστερά είναι κάπως βαρύτερο. Έτσι, είναι δυνατό για έναν κινητήρα τρένου να τραβάει αυτοκίνητα που είναι πιο ογκώδη. Αλλά περίμενε! Υπάρχει ένας ακόμη πιο σημαντικός παράγοντας: Ένα κινούμενο βαγόνι τρένου κυλά, δεν γλιστράει. Ο τροχός απλώς αγγίζει τη ράγα σε ένα σημείο και μετά κυλάει σε ένα άλλο σημείο του τροχού. Αυτή είναι η μαγεία των τροχών: Για τα αυτοκίνητα που ρυμουλκούνται, δεν υπάρχει πια κάθε τριβή με τις ράγες.
Αλλά κάπου πρέπει να υπάρχει κινητική τριβή, και πράγματι υπάρχει — είναι μεταξύ των αξόνων των τροχών και του ίδιου του αυτοκινήτου. Για να περιστραφεί, ο άξονας πρέπει να γλιστρήσει κατά μήκος κάποιας επιφάνειας στο περίβλημα που τον συγκρατεί στη θέση του. Αλλά με ρουλεμάν κυλίνδρων και λίπανση, μκ μπορεί να μειωθεί μαζικά, από 0,56 για ξηρό χάλυβα σε χάλυβα σε κάτι σαν 0,002.
Τώρα μιλάμε! Έτσι μια ατμομηχανή μπορεί να τραβήξει ένα μακρύ τρένο αυτοκινήτων με πολύ μεγαλύτερη μάζα. Ο κινητήρας τραβά προς τα εμπρός χρησιμοποιώντας χάλυβα σε ατσάλι στατικός η τριβή, η οποία είναι αρκετά υψηλή (0,74), δίνοντάς της καλή πρόσφυση. Και τα αυτοκίνητα έχουν μια ωμική κινητική δύναμη τριβής με έναν συντελεστή που είναι τάξεις μεγέθους μικρότερος.
Μερικά έξτρα κόλπα
Ωστόσο, αυτό το τεράστιο βάρος των 10.000 μετρικών τόνων δημιουργεί μια πολύ υψηλή κανονική δύναμη – όπως περίπου 100 εκατομμύρια newton. Και να θυμάστε, η στατική τριβή είναι υψηλότερη από την κινητική τριβή. Έτσι, ακόμα κι αν μπορείτε να κρατήσετε ένα τρένο σε κίνηση, μπορεί να μην μπορείτε να το ξεκινήσετε.
Γι’ αυτό τα τρένα έχουν ένα κόλπο που ονομάζεται slack action. Εάν έχετε βρεθεί ποτέ κοντά σε ένα τρένο καθώς αυτό αρχίζει να κινείται, πιθανότατα έχετε ακούσει ένα σωρό κράξιμο που κινείται στη σειρά των αυτοκινήτων. Ο λόγος είναι ότι η σύνδεση από το ένα αυτοκίνητο στο άλλο είναι χαλαρή. Έτσι, όταν η ατμομηχανή τραβάει το πρώτο αυτοκίνητο, το δεύτερο αυτοκίνητο παραμένει ακίνητο μέχρι να φύγει η χαλάρωση. Με αυτό το κόλπο, η ατμομηχανή μπορεί να κινήσει ένα αυτοκίνητο τη φορά και να το προσθέσει στην ομάδα των κινούμενων αυτοκινήτων. Αρκετά έξυπνο!
Ένα τελευταίο ωραίο πράγμα. Υπάρχει ακόμη ένας άλλος τύπος τριβής που ονομάζεται τριβή κύλισης. Το βλέπετε αυτό σε ένα φορτηγό με ελαστικά ελαστικά: Κάτω από το βάρος του οχήματος, τα λάστιχα ισιώνουν στο κάτω μέρος. Έτσι, όταν το φορτηγό κινείται, τα ελαστικά παραμορφώνονται συνεχώς και επιστρέφουν στο σωστό σχήμα τους. Αυτή η κάμψη θερμαίνει τα ελαστικά και όπου υπάρχει θερμότητα υπάρχει απώλεια ενέργειας. Εφόσον εξοικονομείται ενέργεια, αυτό σημαίνει ότι οι τροχοί επιβραδύνουν και το φορτηγό πρέπει να καίει περισσότερο καύσιμο για να διατηρήσει την ταχύτητά του. Τα τρένα, από την άλλη πλευρά, έχουν πολύ μικρή τριβή κύλισης, επειδή οι χαλύβδινοι τροχοί τους δεν παραμορφώνονται σχεδόν καθόλου. Αυτό κάνει τα τρένα πιο ενεργειακά αποδοτικό τρόπο μεταφοράς.
Έτσι, βλέπετε — είναι πράγματι δυνατό για μια ατμομηχανή να τραβήξει ένα σωρό αυτοκίνητα που έχουν μεγαλύτερη μάζα. Απλά πρέπει να χρησιμοποιήσετε λίγη φυσική.
VIA: popsci.com
