Tại sao xe lửa sử dụng bánh xe kim loại và xe hơi sử dụng lốp cao su?

Xe có nhiều hình dạng và hình thức, và mỗi người sử dụng các công nghệ khác nhau để hoạt động hiệu quả. Ví dụ, xe hơi và xe buýt đi trên đường sử dụng lốp cao su, trong khi xe lửa và tàu điện ngầm chạy trên đường ray sử dụng bánh xe kim loại. Lý do đằng sau những lựa chọn khác nhau này thuộc về một yếu tố quan trọng: ma sát.

Ma sát là gì?

Ma sát là lực xảy ra khi hai bề mặt tiếp xúc, chống lại chuyển động của chúng. Các bề mặt tiếp xúc càng mượt mà, càng ít ma sát, cho phép chúng di chuyển nhanh hơn so với nhau.

Khi xem xét thiết kế xe, ma sát đóng một vai trò quan trọng. Tốc độ mà một chiếc xe di chuyển và loại địa hình mà nó bao gồm rất nhiều ảnh hưởng đến loại bánh xe cần thiết.

Tại sao xe lửa sử dụng bánh xe kim loại?

Tàu được thiết kế để di chuyển ở tốc độ cao trên khoảng cách xa trong khi mang tải trọng lớn. Chúng chạy trên các bản nhạc mịn màng, thậm chí, cho phép chúng duy trì tốc độ với ma sát tối thiểu. Bánh xe kim loại làm giảm đáng kể ma sát, chỉ số 85% đến 99% so với các vật liệu khác. Điều này là do cả đường ray và bánh xe được làm bằng kim loại mịn, cho phép chuyển động không ma sát hiệu quả hơn.

Hơn nữa, các chuyến tàu không cần phải dừng lại đột ngột. Với trọng lượng và sức mạnh to lớn của họ, họ dựa vào động lực để tiếp tục di chuyển, có nghĩa là họ không yêu cầu bánh xe tạo ra nhiều ma sát. Lốp cao su, sẽ tạo ra nhiều ma sát hơn, sẽ đòi hỏi nhiều năng lượng hơn đáng kể để di chuyển chuyến tàu nặng, khiến chúng không thực tế.

Tại sao ô tô sử dụng lốp cao su?

Mặt khác, xe hơi cần phải đi trên đường và thường đối phó với những địa hình không đồng đều, không thể đoán trước, như ổ gà và đường đất. Để xử lý việc này, xe hơi cần bánh xe cung cấp độ bám mạnh mẽ, được thực hiện bằng lốp cao su. Ma sát giữa cao su và đường cho chiếc xe lực kéo cần thiết để lái xe an toàn và trơn tru.

Không giống như xe lửa, xe hơi cần dừng lại và bắt đầu thường xuyên. Lốp cao su giúp tạo điều kiện cho các điểm dừng nhanh chóng và bắt đầu, cung cấp ma sát cần thiết cho lái xe an toàn. Ngoài ra, lốp cao su ít tốn kém hơn và dễ thay thế hơn so với bánh xe kim loại, khiến chúng trở thành một lựa chọn thiết thực hơn cho các phương tiện trải nghiệm hao mòn thường xuyên.

Kết luận: Ma sát định nghĩa thiết kế bánh xe

Tóm lại, ma sát là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến thiết kế bánh xe cho các loại xe khác nhau. Tàu, cần di chuyển nhanh chóng với tải trọng nặng, sử dụng bánh xe kim loại để giảm ma sát. Ô tô, phải điều hướng các địa hình khác nhau, yêu cầu lốp cao su để tăng ma sát và cải thiện lực kéo.