¿Se puede aligerar la locomotora?

¿Es mejor aligerar la locomotora?

La razón no es que los materiales y la tecnología no lo permitan, sino que una vez que la locomotora se hace más ligera, la fuerza de tracción sobre los coches detrás de él se reducirán significativamente.

La fuerza de tracción de la locomotora sobre el vagón proviene del rozamiento entre las ruedas del tren y los raíles. A medida que el tren avanza, las ruedas empujan los rieles hacia atrás y los rieles empujan las ruedas hacia adelante. Esta fuerza de empuje mutua ocurre donde las ruedas y los rieles entran en contacto y se llama fricción.

El tamaño de la fuerza de fricción está relacionado con el tamaño de la fuerza de presión entre los dos objetos (ruedas y rieles). Si la locomotora se hace más liviana, entonces la fuerza de presión se reducirá y el tren. No podrás tirar. Es el carruaje de atrás, ¿no crees?

¿Por qué la pelota que gira no va en línea recta?

Después de que el jugador del tiro penal pateó la pelota, el portero del oponente corrió hacia la dirección de la pelota, pero la pelota. Cambió de dirección a mitad de camino, pasó por alto al portero y disparó a portería, hubo un estallido de vítores en la cancha...

Esta técnica de tiro, que el comentarista llama "bola de plátano", se debe a la altura. -velocidad de rotación de la pelota. ¿Pero por qué la esfera giratoria no sigue una línea recta? Esto se explica por una conclusión importante en aerodinámica. Esta conclusión se resume brevemente de la siguiente manera: Un objeto se mueve en un fluido. Cuanto mayor es la velocidad del flujo a su alrededor, menor es la presión. Cuando la bola gira hacia adelante en la dirección que se muestra en la figura, el flujo de aire se dirige hacia el lado izquierdo. de la pelota es relativa a la superficie esférica En términos generales, la velocidad del flujo es pequeña. En este momento, la presión en el lado izquierdo de la pelota es mayor que en el lado derecho y la pelota recibe una fuerza hacia la derecha. , por lo que el balón se dispara desde el lado derecho de la portería contraria.

Esta ley de la mecánica de fluidos tiene muchas aplicaciones, como la sección transversal del ala de un avión diseñada para ser convexa en la parte superior y plana en la parte inferior, el fino tubo del pulverizador insertado en el líquido, etc.

¿Por qué saltas alto? para correr

En las competiciones deportivas, los saltadores de longitud eligen una distancia de aproximación más larga, mientras que los saltadores de altura utilizan una distancia de aproximación mucho más corta. Si elijo una distancia de aproximación mayor, ¿no podré saltar alto?

Los saltadores de altura pueden elevarse por encima del travesaño confiando en la fuerza de inercia del acercamiento y la fuerza de reacción de apoyo del despegue y la patada. Dado que la dirección de la fuerza de inercia es horizontal hacia adelante y la fuerza de reacción del soporte es vertical (o casi vertical) hacia arriba, el centro de gravedad del cuerpo se mueve a lo largo de una trayectoria parabólica después del despegue. La altura de esta trayectoria parabólica depende de la velocidad inicial y del ángulo de despegue al saltar. Es decir, la velocidad inicial y el ángulo de despegue son las claves para aumentar la altura del salto de altura. En términos generales, estos dos valores conviene aumentarlos tanto como sea posible. El ángulo máximo de elevación es de 90 grados. Sin embargo, dado que el salto de altura no es un simple movimiento vertical hacia arriba, debe haber una fuerza hacia adelante al cruzar el travesaño; además, la velocidad horizontal debe utilizarse al máximo para aumentar la velocidad inicial del salto, por lo que el ángulo de despegue debe ser; ser inferior a 90 grados. En cuanto a la velocidad inicial de vuelo, está estrechamente relacionada con la calidad y competencia técnica del deportista. Cuanto mayor sea la velocidad inicial, mayor será el salto. Cuando el ángulo de despegue es constante, la velocidad inicial de despegue juega un papel decisivo.

La historia de la inercia: el gran barco de Salviati

La física clásica comienza con la negación de la visión de Aristóteles sobre el espacio y el tiempo. Hubo un acalorado debate. Quienes apoyan la teoría copernicana creen que la Tierra se está moviendo, mientras que quienes mantienen el sistema aristotélico-ptolemaico defienden la teoría de la Tierra estática. Los geoquietistas tienen una fuerte razón para oponerse a la teoría sísmica: si la Tierra se mueve a gran velocidad, ¿por qué la gente en la Tierra no puede sentirlo en absoluto? De hecho, se trata de una cuestión que no se puede evitar.

En 1632, Galileo publicó su famoso libro "Diálogo sobre los dos sistemas mundiales de Ptolomeo y Copérnico". Los "Salviti" del movimiento sísmico en el libro (Figura 4-1) dieron una respuesta completa a la pregunta anterior. Él dijo: "Pon a ti y a algunos amigos en la cabina principal debajo de la cubierta de un barco grande y deja que traigan algunas moscas, mariposas y otros pequeños insectos voladores. Hay un gran cuenco de agua en la cabina con varios peces dentro. Luego, cuelga una botella de agua y deja que el agua gotee gota a gota en un frasco de boca ancha que hay debajo. Mientras el barco está parado, prestas atención y observas que los insectos vuelan en todas direcciones en la cabina a una velocidad constante. y los peces vuelan en todas direcciones. Nada y las gotas de agua caen en el frasco de abajo. Cuando le arrojas algo a tu amigo, no tienes que usar más fuerza en una dirección que en la otra, siempre que la distancia. es igual con ambos pies juntos, saltando la misma distancia en cualquier dirección.

Después de observar cuidadosamente estas cosas y luego dejar que el barco avance a cualquier velocidad, siempre que el movimiento sea constante y no gire hacia la izquierda o hacia la derecha, lo descubrirá. Todos los fenómenos anteriores no han cambiado en absoluto. Tampoco se puede decir a partir de ninguno de estos fenómenos si el barco está en movimiento o está estacionario. Incluso si el barco se mueve bastante rápido, cuando saltes, saltarás la misma distancia en el fondo del barco que antes, y no irás más hacia la popa que hacia la proa. Aunque cuando saltas en el aire, el fondo del barco bajo tus pies se mueve en la dirección opuesta a tu salto. Cuando le lanzas algo a tu compañero, ya sea que esté en proa o en popa, no necesitas usar más fuerza siempre que estés en el lado opuesto. Las gotas de agua caerán en la jarra de abajo como antes, y ni una gota caerá detrás. Aunque las gotas de agua estaban en el aire, el barco había recorrido muchos kilómetros. Los peces no utilizan más fuerza en el agua para nadar hacia el frente del recipiente de agua que hacia atrás; nadan con la misma tranquilidad para nadar con el cebo colocado en cualquier lugar del borde del recipiente de agua. Finalmente, las mariposas y moscas continuaron volando casualmente. Tampoco están concentrados hacia la popa del barco, no porque puedan permanecer en el aire durante mucho tiempo, separados del movimiento del barco, y parecer cansados ​​al tratar de alcanzar su movimiento. ”

El gran barco de Salviati dice una verdad extremadamente importante, es decir: a partir de cualquier fenómeno que ocurra en el barco, no se puede juzgar si el barco está en movimiento o está estacionario. Esta afirmación ahora se llama principio de relatividad de Galileo.

En el lenguaje moderno, el barco de Salviati es el llamado sistema de referencia inercial, lo que significa que se mueve a diferentes velocidades constantes. Un barco que no gira hacia la izquierda o hacia la derecha es un sistema de referencia inercial. puede verse en un sistema de referencia inercial también debe verse sin ninguna diferencia en otro sistema de referencia inercial. Todos los sistemas de referencia son iguales y equivalentes. Es imposible para nosotros determinar qué sistema de referencia inercial está en un estado absolutamente estacionario y cuál está. en el movimiento absoluto.

El principio de relatividad de Galileo no sólo lo niega fundamentalmente. La geostática criticó la teoría de la sismología y también negó el concepto de espacio absoluto (al menos en el ámbito del movimiento inercial). Con la transición de la mecánica clásica a la teoría de la relatividad, muchos conceptos de la mecánica clásica tuvieron que cambiarse, a excepción de Galileo. El principio de la relatividad no sólo no requiere ninguna modificación, sino que también se convierte en uno de los dos principios básicos de la teoría especial. de la relatividad.

¿Por qué los puentes se diseñan para que sean convexos?

¿Los puentes no deben diseñarse para arquearse hacia arriba, sino que deben diseñarse para que sean cóncavos, porque el coche lo tiene? cierta energía potencial antes de viajar hacia abajo, y esta energía potencial puede ayudarlo a llegar al otro extremo del puente sin problemas. Pero el puente está arqueado hacia arriba, pero no tiene esta ventaja. El puente está diseñado hacia arriba porque cuando el automóvil pasa por el medio del puente, la presión sobre el puente es menor en comparación, el puente cóncavo soporta una mayor presión.

Cuando un automóvil pasa por un arco, necesita una fuerza centrípeta F, que está compuesta por la gravedad Mg y la fuerza de apoyo N.

En un puente en arco: F=Mg-. el puente cóncavo: F=N-Mg ∴ N=F-Mg

Por lo tanto, la presión total del agua es H desde el fondo de la presa a través de la distribución triangular de presión /3. La presa es G y el centro de gravedad está en O'. Para facilitar el análisis, supongamos que la presión total F del agua en el depósito de la presa esté horizontalmente hacia afuera (fuera de la presa), como se muestra en la siguiente figura. a la derecha debido a la acción de la presión del agua F, el cuerpo de la presa tenderá a volcar en el sentido de las agujas del reloj con el pie de la presa O fuera del depósito como punto de apoyo, y su momento de vuelco es MF = F × H / 3. La presa depende de su propia fuerza. El momento antivuelco MG generado por la gravedad G = Gd. Hacer que la pendiente de la presa sea más suave a lo largo de la superficie posterior puede lograr el efecto de aumentar la gravedad y el brazo de momento d, logrando así el efecto de aumentar. el momento antivuelco MG.

Se puede observar que, sin aumentar el movimiento de tierras y piedras necesarias para la construcción de terraplenes y presas, y utilizando los mismos materiales y costes de construcción, se consigue un terraplén de río con un comportamiento más suave. La superficie frontal que la trasera será más fuerte, y un embalse con una superficie trasera más empinada tendrá una superficie de retención mayor. La presa es más estable.

Física en montañas rusas

. Las montañas rusas son una herramienta de entretenimiento apasionante. La emoción de la velocidad y el peligro fascina a muchas personas. Si estás interesado en la física, no sólo experimentarás la emoción de la aventura mientras subes a una montaña rusa, sino que también te ayudará a comprender las leyes de la mecánica. De hecho, el movimiento de una montaña rusa contiene muchos principios físicos, y la gente utiliza inteligentemente estos principios al diseñar montañas rusas.

Sería asombroso experimentar por ti mismo los efectos de la conservación de energía, la aceleración y la fuerza entrelazadas. Esta vez no necesitas usar tu cerebro cuando te ocupas de la física. Simplemente aprieta los músculos abdominales y protege tu estómago, por supuesto, si tu condición física y tu resistencia mental son limitadas y no puedes experimentar los diversos sentimientos que provoca. montaña rusa, también podrías hacerte a un lado y observar atentamente el movimiento de la montaña rusa y las reacciones de sus pasajeros.

Al inicio del recorrido, el pequeño tren de la montaña rusa es empujado hasta el punto más alto por el empuje de un dispositivo mecánico, pero tras el primer descenso, ya no hay ningún dispositivo que lo impulse . De hecho, a partir de ahora, el único "motor" que lo impulsará a lo largo de la pista será la energía potencial gravitacional, que se compone de un proceso de transformación continuo de energía potencial gravitacional que se convierte en energía cinética y energía cinética que se convierte en energía potencial gravitacional. .

El primer tipo de energía, la energía potencial gravitacional, es la energía que posee un objeto por su ubicación, por su altura y por la aceleración que provoca la gravedad. Para una montaña rusa, su energía potencial alcanza su máximo cuando se encuentra en su punto más alto, es decir, cuando sube a la cima de la “colina”. Cuando la montaña rusa comienza a descender, su energía potencial sigue disminuyendo (porque la altura disminuye), pero no desaparece, sino que se convierte en energía cinética, es decir, energía de movimiento. Sin embargo, durante el proceso de conversión de energía, se pierde una pequeña cantidad de energía mecánica (energía cinética y energía potencial) debido al calor generado por la fricción entre las ruedas de la montaña rusa y la pista. Esta es la razón por la que las colinas posteriores se diseñan para que sean más bajas que la colina inicial: la montaña rusa ya no tiene la energía mecánica necesaria para subir a la misma altura que la colina anterior. El último vagón pequeño de la montaña rusa es el regalo más emocionante que la montaña rusa ofrece a los valientes pasajeros. De hecho, la sensación de caída es más intensa en el vagón trasero de la montaña rusa. Debido a que la velocidad del último automóvil que pasa por el punto más alto es más rápida que la del automóvil que está en la cabecera de la montaña rusa, esto se debe a la fuerza gravitacional que actúa sobre el centro de masa en el medio de la montaña rusa. De esta manera, las personas que viajan en el último vagón pueden alcanzar y cruzar rápidamente el punto más alto, creando una sensación de ser arrojados porque el centro de masa acelera hacia abajo. Las ruedas del vagón trasero están firmemente abrochadas en la vía; de lo contrario, el vagón pequeño podría descarrilarse y salir despedido cuando llegue cerca de la cima. La situación del coche en la parte delantera del coche es diferente. Su centro de masa está "detrás" de él. En un corto período de tiempo, aunque está en estado descendente, tiene que "esperar" el centro de masa. para cruzar el punto alto y ser empujado por la gravedad.

Al llegar al "Círculo Loco", la montaña rusa que viaja en línea recta gira repentinamente hacia arriba. En este momento, los pasajeros tendrán la sensación de estar apretujados en la vía, porque se genera una aparente fuerza centrífuga. De hecho, en la vía circular se genera una fuerza centrípeta debido a la interacción entre los rieles y la montaña rusa. Esta órbita circular es ligeramente elíptica para "equilibrar" el efecto de frenado de la gravedad. Cuando una montaña rusa alcanza el punto más alto de su trayectoria circular, en realidad disminuye su velocidad, pero este fenómeno se reduce si las curvas son menos pronunciadas. Una vez que la montaña rusa ha completado su recorrido, el dispositivo de frenado mecánico detiene la montaña rusa de forma muy segura. La velocidad de desaceleración está controlada por el cilindro.

¿Conoces los aerodeslizadores?

Sabemos que los barcos son un importante medio de transporte en el agua y que los barcos son inseparables del agua. ¿Pero sabías que existe un barco mágico que puede viajar ya sea en el agua, en tierra o en un pantano, siempre que la superficie sea relativamente plana?

¿Qué es un aerodeslizador? ¿Cómo puede salir del agua y navegar en el suelo? Resulta que hay boquillas anulares alrededor de la parte inferior del aerodeslizador y el flujo de aire se expulsa desde las boquillas hacia afuera. ángulo a alta velocidad Debido a la superficie del agua, el flujo de aire se acumula en el fondo del barco para formar un colchón de aire y genera una elevación muy fuerte para levantar el barco fuera del agua. Dado que la fricción entre un objeto y el aire es mucho menor que la fricción entre un objeto y el agua, el aerodeslizador solo experimenta resistencia del aire cuando avanza, por lo que puede deslizarse a gran velocidad sobre el agua. Su velocidad es varias veces mayor que la de los barcos normales. Actualmente, los aerodeslizadores más grandes del mundo pueden transportar miles de pasajeros y alcanzar velocidades de 300 kilómetros por hora. Se sigue pensando en construir un aerodeslizador gigante con una capacidad de carga de 5.000 toneladas, propulsado por energía atómica, que pueda viajar desde Europa a través del Atlántico hasta Estados Unidos en sólo 24 horas. Parece que el desarrollo de los aerodeslizadores tiene un gran potencial. amplias perspectivas. En mi país también se han puesto en uso aerodeslizadores. En 1979, se abrió una ruta de aerodeslizadores entre Guangzhou y Hong Kong. En 1989, se abrió una ruta de aerodeslizadores entre Wusong y Chongming en Shanghai.

?¿Sabe quién inventó por primera vez el aerodeslizador? Fue el diseñador de barcos británico Cocker, quien lo inventó, diseñó y fabricó por primera vez en 1959.

Un yate con colchón de aire totalmente acolchado tiene un buen rendimiento anfibio y todoterreno, tiene buena transitabilidad y puede navegar en agua, hielo, pantanos, tierra (pastizales) y otras áreas. El aerodeslizador YACON 300/500 es un producto de turismo de ocio utilizado en zonas costeras, ríos interiores y grandes lagos. Es fácil de operar, seguro y confiable y no contamina las aguas de navegación.

Aerodeslizador Río Amarillo

El aerodeslizador anfibio de Zhengzhou es el primer aerodeslizador de mi país utilizado para el turismo. El aerodeslizador es la cristalización de la alta tecnología. Como sugiere el nombre, utiliza un gran soplador debajo del barco para inflar la parte inferior del casco, creando un enorme colchón de aire debajo y elevando el casco hacia arriba entre 20 y 50 centímetros. El casco utiliza la propulsión generada por las dos hélices gigantes en la parte trasera del barco para mover el barco hacia adelante.

La interminable playa del río Amarillo es accidentada y desigual. Los coches no pueden circular por aquí y los barcos normales están varados aquí, sólo los aerodeslizadores pueden operar libremente sin nubes.

Una característica importante del río Amarillo es que está lleno de peligros. Hay innumerables bancos de arena y bancos de arena escondidos bajo la tranquila superficie del río Amarillo. No hay barcos en la amplia superficie del río, lo que es un reflejo de que "el río Amarillo ha sido difícil de navegar en barco desde la antigüedad". Pero el aerodeslizador de Zhengzhou logró un avance cero, cabalgando sobre el viento y las olas y volando libremente sobre el río.

Aerodeslizador hecho de globos

Un aerodeslizador que puede transportar personas caminando sobre el mar. El aire se expulsa desde abajo para hacer que el barco flote en el agua.