Az autóutak meredekebbek lehetnek, mint a vasútvonalak (a fogaskerekű vasutakat nem számítva). Milyen fizikai magyarázata van ennek?

1. elég nagy hülyeséget írtál!

Mert majd egy nagyságrenddel nagyobb a súrlódási tényező a gumi és az aszfalt között.

Szerintem valami olyasmi oka lehet, hogy egy autóval normál körülmények között 12%-os emelkedőn is gond nélkül felmész. Egy kisebb teljesítményű mozdony, viszont már nem biztos, hogy meg tud indítani egy 8-9 ezrelékes emelkedőn egy 1500 tonnás tehervonatot (sőt szerintem biztos, hogy nem). A vasútnál kompromisszumot kellett kötni a gazdaságos üzemeltethetőség miatt a vegyes közlekedésű pályákon, vagy kisebb emelkedő és normál méretű vonatok, vagy nagyobb emelkedő de több mozdony vagy rövidebb vonat.

Vannak olyan pályák, amiket nem használnak tehervonatok ( pl a német ICE hálózat egy része ), ott lehetnek meredekebbek a lejtviszonyok. És van az orosz módszer is, amikor Munkácson felakasztanak a tehervonatra 8-10 villanygépet (4-5 dupla VL10-est) és áthúzzák a Kárpátokon.

Ezekből látszik, hogy a különbségnek inkább gazdasági/hatékonysági okai vannak.

Súrlódási együtthatók

csúszó tapadó

autógumi száraz aszfalton 0,7-0,8

nedves aszfalton 0,2-0,5

száraz betonon 0,5

bőrszíj tárcsán 0,3 0,3-0,5

fa száraz fán 0,2-0,4 0,4-0,6

szappanozott fán 0,07 0,14

olajozott fán 0,08 0,16

jégen 0,035

vason 0,4-0,5 0,6

olajozott vason 0,1 0,11

reszelő vason 0,7-1,0 1,4-1,8

vas bronzon 0,16 0,19

olajozott bronzon 0,01 0,1

havon 0,04 0,1

jégen 0,014 0,028

vason 0,14 0,15

olajozott vason 0,01 0,11

0,8 versus 0,14

Csaknem hatszor akkora erőtől csúszik meg a gumi az aszfalton, mit vas a vason.

Amit #1 írt, az igaz, csak nem tartozik ide. Az a gördülési súrlódás témája, a csúszásihoz semmi köze.

Egyébként ott is hasonló a viszony:

0,001–0,002 Vasúti kocsi kereke sínen

0,007 Gumiabroncs aszfalton

Ettől sokkal gazdaságosabb a vasúti szállítás az országútinál. :)

#4: igazad van, de ez inkább "gazdasági" magyarázat :). Ennél egyszerűbb fizikai okai vannak.

A válasz a súrlódásban, pontosabban a statikus súrlódási együtthatóban keresendő.

Mikor tudsz felmenni egy nagyon meredek dombra? Ha nem csúszol meg. Ha jeges egy emelkedő, az autód kereke kipöröghet, megcsúszhat, és nem tudsz felmenni. Ennek az az oka, hogy a jég miatt lecsökken a kerék és az út közti statikus (vagy nyugvó) súrlódási tényező.

Hasonlítsuk össze ilyen szempontból a vonatot és az autót! A vonat esetében acél-acél kapcsolat van, itt a tényező értéke 0,08-0,25 (wiki szerint). Autó esetében gumi találkozik aszfalttal, itt 0,9 körüli az érték. Az autó gumija tehát sokkal jobban "tapad" az aszfalthoz, sokkal nehezebben csúszik meg.

(a nyugvó súrlódási tényező azt fejezi ki, hogy egy adott értékű normális erőhöz a megcsúszás határán mekkora súrlódási erő tartozik. Ez az erő "löki előre" az autót vagy a vonatot)

Ebből a tényezőből kiszámolható egy ún. súrlódási félkúpszög, ami pont azt adja meg nekünk ebben az esetben, hogy mekkora lejtőn képes még éppen felmenni a vonatunk vagy autónk.

tan(α) = µ0 , ahol

µ0 a statikus súrlódási tényező

α a maximális lejtő dőlésszöge

Vonat:

tan(α) = 0,2 (legyen mondjuk most ennyi)

α = 11,3°

Autó:

tan(α) = 0,9 (legyen mondjuk most ennyi)

α = 42°

Az értékek nyilván nem pontosak, mert sok körülmény játszik még szerepet, de az egyértelmű, hogy ahol az autó még vígan felkapaszkodik, a vonat hajtókerekei már rég megcsúsznak.

Ignoramus

...és vegyünk hozzá még egy lényeges pontot.

A teherautó tengelyeire nehezedik a szállított tömeg is. Itt a hajtott tengely a lényeg.

A vonat esetén a hajtott tengelyeken csak a mozdony súlya van rajta, a rakományé a nem hajtott vagonokon.

Ezzel sík terepen nincs is gond, mert a minimális gördülési súrlódás miatt ez csak a maximális gyorsítóerőt befolyásolja, lassabban indul meg, de el tud indulni. Emelkedőn viszont a súlyerő egy része pálya irányú, a mozdony meg csak a saját súlyából származó súrlódási erővel tud szolgálni.

"#4: igazad van, de ez inkább "gazdasági" magyarázat :). Ennél egyszerűbb fizikai okai vannak. "

Tudom, de azokat már leírták ( vagy legalábbis megpróbálták leírni ) előttem. :)

Utána se kell nézni, egyszerű józan ésszel kigondolható...

Egyrészt: Fontos a tapadás, ugye ez főként a vontató jármű súlyától függ, illetve, hogy milyen a tengelyelrendezésük.

Másrészt meg egyáltalán nem mindegy, hogy a 500-2500 tonnányi terhet milyen irányban kell mozgatni...

Sík pályán sokkal egyszerűbb, nem a semmiért van olyan, pl, hogy egy-egy tehervonatot emelkedő előtt tológéppel segítenek, mert az a mozdony, ami amúgy sík pályán simán elhúzza, ott már nem lenne képes felhúzni a terhet.