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Eisenbahnwaggons werden verwendet, um eine breite Palette von Materialien in den Vereinigten Staaten zu bewegen. Trichterwagen transportieren Kohle von den Minen in Wyoming zu Kohlekraftwerken an der Ostküste. Autotransportwagen transportieren neue Fahrzeuge von den Montagewerken zu den Vertriebszentren im ganzen Land. Pkw befördern Pendler und Fernreisende zwischen Städten und Bundesstaaten. Eisenbahnwaggons können eine erhebliche Menge an Gewicht tragen, aber die Eisenbahnen müssen auf der Grundlage des Gewichts der beförderten Ladung bestimmen, wie viele und welche Arten von Motoren verwendet werden sollen. Das Berechnen der Kraft, die erforderlich ist, um einen Eisenbahnwagen aus dem Ruhezustand zu bewegen, ist mit wenigen Tastenanschlägen des Taschenrechners ein einfacher Vorgang.
Berechnen Sie die Kraft, die zum Bewegen eines Eisenbahnwagens benötigt wird
Bestimmen Sie den Reibungskoeffizienten zwischen den Autorädern und der Schiene. Dieser Koeffizient (?) Kann entweder theoretisch aus einer Tabelle ausgewählt oder experimentell gemessen werden. Der Rollreibungskoeffizient ist viel niedriger als der Haftreibungskoeffizient, der gelten würde, wenn sich das Rad nicht drehen und gleiten müsste. Der Rollreibungskoeffizient für eine Rad-Schienen-Schnittstelle beträgt ungefähr 0,001, während der Haftreibungskoeffizient für eine Stahl-Stahl-Schnittstelle ungefähr 0,5 beträgt. Das Bewegen eines Wagens mit frei beweglichen Rädern erfordert daher weitaus weniger Kraft als eines mit blockierten Rädern.
Bestimmen Sie die Reibungskraft (F), die der Triebwagen überwinden muss, um sich zu bewegen. Die Reibungskraft basiert auf der folgenden Formel: F = & Delta; W, wo & Delta; ist der Rollreibungskoeffizient zwischen dem Rad und der Schiene und W ist das Gewicht des Schienenwagens. Wenn das Gewicht eines voll beladenen Wagens 280.000 Pfund beträgt, ist F = (0,001 x 280.000) = 280 Pfund.
Da die einzige horizontale Kraft, die der Eisenbahnwagen erzeugt, die Reibungskraft ist, ist die Kraft zum Bewegen des Eisenbahnwagens (P) gleich der Reibungskraft (F). Daher wird unter Verwendung des vorherigen Beispiels eine Eingabekraft von 280 Pfund benötigt, um den Schienenwagen zu bewegen.