В.Л. Кирпичёв - Беседы о механике (1950) (1124000), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

При ударах между телами, составляюпгнми систему, возбужлаются внутренниесплы. Следовательно, эти улары ие изменяют движения центра тяжести системы. То же заключение относится и к взрывам, происходящим в телах, составлягощих сне~ему. Например, при взрыве бомбы осколки ес разлетаются во все стороны, по их общий центр тяжести продолжает прежнее движение. 5. Представим себе человека, с~ницего на совершенно гладкой горизонтальной плоское~и; пусть совершенно отсутствуег трение между этой плоскостью и подошвами ног. Тогда пРпложения ЗАконА движения центРА тяясести 165 человек представляет систему, на которую действуют только вертикальные внешние силы.

Поэтому возможно только вертикальное перемещение его центра ~яжестн; человек может подпрыгиватьб для этого нужно вызвать усиленное давление ног на горизонтальную плоскость, т. е. давление, превышающее вес тела. Но движение по горизонтальному направленшо окажется невозможным за отсутствием внешних снл по этому направлению; внугрепшге же силы не могут переместить центр тюкести тела. Как только нам удается вынести вперед одну ногу, сейчас же другая нога отодвинется назад, н центр тяжести не переместится.

Каждый замечал это явление на глалком льду. Вообще переменгение че.човека по горизонтальной плоскости возможно только вследствие т ренвя между этой плоскостью н подошвами ног; когда человек выносит вперед правую ногу, левая стремится подвинуться назад, но этому мешает трение плоскости о подошву левой ноги; последняя остаезся на месте. Это трение, мешающее скольжению левой ноги назад, есть внешняя сила, направленная в сторону двизкення центрз тяжести тела человека; существование этой силы и делает возможным перемещение центра тяжести, т.

е. ходьбу. 6. Рассмотрим еще п а р о в о з и разберем условие его движения по горпзонтальному напрааленшо. Для этого необходима внешняя сила, тоже горизонтальная п направленная в сторону движения, Откуда она получается.' Давление пара представляет внутреннюю силу и не может сообщить движение центру тяжести. Это подтверждается опытом, который неоднократно делали с паровозами: паровоз подВешивают на цепях и, растопив котел, пускают машину вход. Оказывается, что вследствие хода поршня взад и вперед получаются лишь небольшие качания всей остальной массы в обратном направлении, а цензр тяжестп остается неподвижным.

Когда паровоз поставлен на рельсы и мапгина его пущена в хол, то между его везущими колесами и рельсами возбуждается трение, которое и есзь горизонтальная сила, необходимая для движения паровоза с поездом. Подрооности явления состоят в следующем (фпг. 108): при вращении колеса, стоящего на рельсе, точка А стреьштся скользить по рельсу по направлению стрелки а, но этому мешает трение между колесом и рельсом; направление этого трения показано большой стрелкой. Колесо свонмн неровностями и шероховатостями 166 ЗАКОН ДВИЖЕНИЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ упирается в рельс и испытывает от рельса обратное давление.

Эти шероховатости колеса и рельса представляют как бы миниатюрные зубцы (фиг. 109), мемеду которыми происходит упор, и получается давление. Вот это обратное давление, т. е. трение, передающееся от рельса на колесо, и есть та внешняя сила, которая перемещает центр тяжести паровоза. Она должна пред а одолеть сопротивление поезда, припряженного к паФвг. 108. ровозу, т. е. должна быть больше его. Поэтому для перемещения поезда трсбуется значительное трение между ведущимв колесами н рельсом, а трение пропорционально давлению, следовательно, необходимо, чтобы ведущие колеса производили значительное давление на рельс.

Другими словами, для того чтобы вести тяжелый поезд, требуешься тяжелый паровоз. Все это относится к ведущим колесам паровоза, т. е. к тем, на ко~орые действует поршень паровой машины, вращающий их; та часть'веса паровоза, которая передается на эти колеса, есть полезный груз; чем он больше, тем сильнее пароо воз, т. е.

тем более тяжелый поезде он может вести. Иногда в пароФнг. !08. Тозе есть поддерк и в а ю щ и е колеса, т. е. не соединенные с паровой машиной, Часть веса паровоза, передающаяся на эти колеса, не приносит никакой пользы, т, е. не увеличивает силу тяги паровоза. Эти колеса не дают движущей силы, а, напротив того, сами приводятся в движение так же, как колеса вагонов. Когда поезд идет по направлению большой стрелки (фиг. 110), то трение рельсов о колеса (Ь) вращает нх. Это трение на вагонных колесах или на поддерживзющих колесах паровоза направлено в сторону, противоположную движению; оно представляет внешнюю силу, сопротивляющуюся движению центра тяжести.

Итак, движущая сила паровоза представляется трением его ведущих колес о рельсы. Мы увеличиваем эту силу тем, что е Ь пгиложания закона движения цантва тяжвсти 1бу увеличиваем вес паровоза. Если такое средство недостаточно, то можно прибегнуть к другому, на которое можно смотреть как на увеличение трения. Рельс делают зубчатым, и с ним сцепляется стальное зубчатое колесо, сидящее на оси паровоза, т. е, вместо миниатюрных зубцов, происходящих вследствие шероховатости колеса и рельса, ставят крупные железные п стальные зубья. Такое устройство применяют и горных паронозах, а которые должны о подниматься по крутым уклонам.

Обратно, всякое Фнг. 111. уменьшение трения сейчас же уменьшает силу гягп паровоза; это случается, например, при обледенении рельсов. Сила тяги паровоза также обратилась бы в нуль, если бы мы его поставили ие на рельсы, а накатки, свободно ар а щаю щиес я на своих осях. В пре;кнее время, когда еще не был изобретен инжектор п питание котла водою производилось насосом, приводимым в действие машиной паровоза, па станциях имелись подобные катки; паровоз останавлнвалп на них, чтобы можно было питать его водою прп стоянии поезда. Теперь установка паровоза на катках применяется в лабораториях при испытании паровозов. На катки ставят ведущие колоса, а сам паровоз удерживается на месте болтом, соединенным с неподвижной опорой (фиг, 111).

Оси катков снабжаются сильными тормозами, с помощью которых можно изменять сопротивление катков вращению; вти тормозы снабжены прибором для измерения работы трения. Таким образом гюлучается искусственное сопротивление, заменяющее сопротивление поезда движению. Сила паровоза измеряется динамо- метром, указывающим напряжение того болта, который удерживает паровоз. При увеличении трения на осях катков сила тяги паровоза растет, в мы получим наглядное подтверждение того, что выше было сказано о значении трения между рельсамп и ведущими колесами паровоза как внешней движущей силы. 168 зткои дяиженпя центгл тяжести 71.

Торможение поездов. Торможение состоит в том, что гормозные колодки с силок> нажимаются на бандажи колес, чем вызывают значительное трение между нажатыми поверхностями. Но как это нажатие, так н трение, пм зызынаемое, представлякл для поезда в и у т р е н н п е силы, и одно появление пх не объясняет остановку поезда, если на это явление смотреть с точки зрения закона движении центра ~ яжестп. Чтобы уменьшить скорость движения всего поезда, т. е. скорость его центра тяжести, необходимы в н е ш н и е силы, которые должны быть горизонтальны и направлены протпноположно движению поезда.

Такие силы нее пременио должны появиться при торможении. Как силы внешние онп могут получиться только там, где 4 ч к поезду прикасаются внешние предметы, т. е. это могут быть плп сопротивление воздуха, или дейстиие рельсон иа колеса. Но торможение не влияет само по себе на сопротивление воздуха, слеловательно, необходимо заключить, чзо тормоигение вызывает в точке А прикосноиения заторможенного колеса с рельсом трение Ь (фиг. 112), которое и есть разыскиваемая нами внешняя сила, останавлпвагоигая поезд Чем эта сила больше, тем скорее остановится поезд. Быстрая остановка поезда в некоторых случаях очень нужна, так как этим можно предотвратить большие несчастия. Поэтому важно указать >словия наиболее энергичного торможения, при которых получается наибольшая величина трения Ь.

Это было сделано проф. Н. П. Петровьга'), и вот главный результат его исследования. Прежде всего посмотрим, имеется ли в нашем распоряжении средство изменять силу трения Ь. Здесь происходит трение между твердыми телами; оно пропорционально давлению, но мы не можем изменять давление между колесом и рельсом. Осгается воспользонаться заппсимостью такого трения от скорости движения, В прежнее время думали, что трение не заиисит от этой скороспц — таков был результат опытов Морена, Но такой результат получился только потому, что в опызах Морена скоросзн били невелики и изменились н небольших пределах.

Характеристики

Список файлов учебной работы