火车转弯为什么挤压外轨
与公路上行驶的汽车、天空中翱翔的飞机不同，火车的前进离不开两条细长的铁轨。那么，为了避免脱轨事故的发生，火车上都有哪些特殊的设计呢？
首先就是火车的车轮形状。它的正面是我们熟悉的圆盘形状，但从侧面观察就会发现：这并不是一个简单的圆柱体，而是有着特殊的型线。
在车轮的内侧，有一圈凸起的“轮缘”，它可以引导火车沿着导轨方向前进，并在关键时刻阻碍火车脱轨。
红色部分为火车“轮缘”
多数时候 轮缘并不会与铁轨接触
但是在多数情况下，轮缘并不会与铁轨发生接触，真正起作用的其实是车轮外侧的“踏面”。它同样不是一个圆柱面，而是一个“锥面”，即外侧的滚动半径较小，内侧的滚动半径较大。
真正与铁轨接触的部分为“踏面”
踏面是一个锥面
当火车在平直的铁轨上行驶时，一旦车轮开始偏向一侧，由于两侧车轮与铁轨的接触半径发生变化，车轮就会自动偏向另一侧寻找平衡。如此一来，火车便会处在来回晃动的动态平衡之中。
火车行驶过程处于动态平衡之中
当然，锥面的车轮不仅能保证火车在直线行驶时不脱轨，在转弯时，同样发挥着重要作用。例如，当火车向左转弯时，受离心力的影响，左侧的车轮外侧会接触铁轨，而右侧的车轮内侧会接触铁轨，又因为车轮是锥面，所以，外侧半径要小于内侧半径，也就是说，在转动相同角度的情况下，右侧车轮滚动的距离要大于左侧车轮滚动的距离，再加上外侧铁轨长于内侧铁轨，所以，火车自然不会发生漂移，而是顺利地通过弯道了。
向左转弯时 两侧车轮的接触半径发生变化
但是，车轮锥面的内外侧半径相差得并不是很大，所以，火车的转弯半径会受到一定的限制。因此，在遇到较小的弯道半径时，就可以采用“外轨超高”的方法，即将外轨的高度抬到一定程度，利用车体重力产生的向心力来平衡离心力。
外轨超高
除此之外，火车底部的转向架、轨距宽度的调整、驾驶速度的把控等都能防止脱轨事故的发生。但是，自然灾害却难以避免。
2020年的3月30号，湖南省郴州市发生的列车脱轨事故，致使1名乘警殉职、122名旅客和5名列车工作人员受伤，后经调查发现，事故原因是列车与线路上的滑塌体相撞。
2010年江西火车脱轨事故的主要诱因是降雨导致的山体滑坡掩埋线路。
类似的由自然灾害引发的脱轨事故还有很多，这是否也给铁路部门提了一个醒：不仅要应对客观条件可能导致的脱轨事故，也要加强对风险的预判能力，对铁路两侧的环境安全隐患进行排查。
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邢聪关2467火车拐弯时所需的向心力很大,如果铁轨内外侧一样高,则外侧轮缘所受的压力很大,请问为什么是外侧轮缘? -
赖兔码14785174786 ______ 我们用铁轨把火车分成3份,中间的一份最大,两边的大小一样,因为火车转弯时产生向心力是向外的,那么内则那一份的向心力主要由内则那边的铁轨承担,外则的铁轨则主要承受来自中间和外边那份产生的向心力,显然外则的铁轨明显要承受多来自中间的那部分产生的向心力,所以外侧轮缘所受的压力很大,而当铁轨外高内低时,这也就相对的平分起中间那份向心力
邢聪关2467弯道的设计,当内外轨一样高时是什么提供了向心力滴??
赖兔码14785174786 ______ 一样高时是摩擦力提供 外高内低时,轨道给轮子斜向上的力(与轨道垂直),把它分解,竖直向上的方向的力和车的重力平衡.水平方向的里是水平向轨道内侧的,这个理提供了向心力
邢聪关2467高一物理 生活中的圆周运动 - --火车玩到转弯问题 -
赖兔码14785174786 ______ 火车转弯的时候,是有向外运动的趋势的,也就是离心运动,所以要外轨提供向内的向心力以平衡,否则火车就脱轨了,被甩出去了.
邢聪关2467为什么火车轨道v小于v0挤压内轨 物理 -
赖兔码14785174786 ______ 因为在火车转弯时相当于做向心运动,需要提供向心力.如果内外轨一样高,火车在转弯时会有一个甩出去的趋势,造成车轮与外轨挤压,进而产生一个有外指向内方向的向心力,所以会造成外轨与车轮的磨损,严重时会有脱轨的危险.只有把铁轨设置成内低外高,火车在转弯时会产生一个内低外高的倾斜,利用重力的分力提供向心力,这样就减轻外轨和车轮的磨损.
邢聪关2467为什么火车在拐弯时的内外轨是一边低一边高呢,在这时没有外轨对车轮有力的作用吗?? -
赖兔码14785174786 ______ 这里应该是物理里面的向心力的问题,火车转弯可以视为圆周运动,那么就需要外轨道和车轮作用来提供向心力,但是这样的话车轮和外轨道之间挤压会损坏车轮,也会使铁轨变形,严重的火车脱轨.所以在弯道把外轨道垫高,火车在弯道时车身是倾斜的,这时火车的重力和它受的支持力的合力来提供向心力,不需要靠外轨道的挤压来提供.当然也不是对轨道的侧向压力就没有了,如果转弯时速达太快这时火车对外侧轨道还是有压力的,如果转弯速太慢就会对内侧轨道有压力.所以为了安全起见,火车在转弯时应该保持一个合适的速度.
邢聪关2467火车是如何转弯的???? -
赖兔码14785174786 ______ 轨道的弯道地段,外轨比内轨高,导致轨道对火车的支持力不是竖直向上,而是斜向上,从而有了一个水平方向的分力,这个分力提供了向心力,使火车转弯
邢聪关2467火车转弯为什么有向内倾斜趋势? -
赖兔码14785174786 ______[答案] 火车转弯实质是在匀速做圆周运动做圆周运动的物体需要向心力,F=mv^2/R若外轨与内轨等高,火车就要挤压外轨,对轨道造成损害,甚至脱轨. 设倾角a mgtana=mv^2/R 注意 火车转弯也要限速 大了挤压外轨,小了积压内轨. 所以有向内倾斜
邢聪关2467火车转弯为什么一边高一边低好.一边高一边低,合力(即支持力的一个分力)还是指向圆心的,不是还是对铁轨有侧向压力吗? -
赖兔码14785174786 ______[答案] 火车以转弯半径额定速度值通过弯道时,向心力是重力的与铁轨平面平行的分力提供的,无需铁轨提供侧向支持力.F向=MV2/R
邢聪关2467为什么火车转弯时两侧轨道要有一个倾斜角度 -
赖兔码14785174786 ______[答案] 楼主是高一的吗? 火车之所以能够实现转弯是因为火车受到了向心力(受到所有力的合力) 如果说轨道间没有倾斜角度,那么火车的向心力就要由轮子和轨道之间的摩擦力来提供, 这样子,就会对轨道产生磨损, 如果说轨道间有角度那么其向心力...
邢聪关2467火车轨道转弯道轨哪面高为什么 -
赖兔码14785174786 ______[答案] 因为这样的话,火车在转弯时就会在轨道的侧向力提供离心力.