首页 理论教育 趣味力学:火车每秒41米过危桥

趣味力学:火车每秒41米过危桥

时间:2023-11-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:一件陷入困境的事情,被儒勒·凡尔纳记载在了他的小说《八十天环游地球》里:洛杉矶有一座桥架严重损坏,随时都有塌陷的危险。列车开过了桥面。从危桥的一端飞向了另一端。换句话说,火车的速度是每秒钟10×3.14×1.3≈41 米。所以列车以如此高的速度过桥只要用秒就可以了。而桥身假如在列车通过的开始就在塌陷,那么它在秒里下降的距离为:图4-6《八十天环游地球》中的危桥插图大约30 厘米的下降距离。

趣味力学:火车每秒41米过危桥

一件陷入困境的事情,被儒勒·凡尔纳记载在了他的小说八十天环游地球》里:洛杉矶有一座桥架严重损坏,随时都有塌陷的危险。有一个胆量非凡的司机下定决心要把载着旅客的列车开过桥面(图4-6)。

“但是这是座要塌陷的桥呀!”

“如果我们的运气好,只要列车的速度达到最高,是可以冲过去的。”

列车的冲锋速度是人们无法想象的。活塞的往复运动是20次/秒。滚滚的浓烟从车轴里冒了出来。铁轨和车轮之间好像没有了接触。高速的行驶使重量消失了……列车开过了桥面。从危桥的一端飞向了另一端。就在他们刚刚开过的一刹那,轰隆一声,桥坍塌到水里去了。

这段描述真实可信吗?高速行驶可以使重量消失吗?火车在经过路基较差的路段都是要减速行驶的,因为缓慢行驶的列车对路基的压力要比高速行驶时小很多,对于这一点大家是了解的。那么此处的危险可以用列车的高速行驶克服吗?

小说这样的描述还是有一定道理的。如果条件具备,列车甚至可以完好无损地开过车身下面正在塌陷的桥面。这就要看列车驶过桥面的时间到底有多短,而桥身无法在这样短的时间里塌陷。……让我们对此估算一下:列车有着1.3 米直径的主动轮,它在活塞进退为20 次/秒的时候,其速度是10周/秒。换句话说,火车的速度是每秒钟10×3.14×1.3≈41 米。桥的长度假设是10 米,因为山里面没有太宽的河流。所以列车以如此高的速度过桥只要用秒就可以了。而桥身假如在列车通过的开始就在塌陷,那么它在秒里下降的距离为:

(www.xing528.com)

图4-6 《八十天环游地球》中的危桥插图

大约30 厘米的下降距离。桥只能是在列车驶入的一段首先塌陷,不可能两端同时塌陷。这就使得列车可以在一端刚刚塌陷几厘米,而另一端仍然连接的情形下,驶过桥面,前提是列车车身也要非常短。我们应当这样理解小说家说的“高速行驶使重量消失了”这句话。

“活塞的往复运动是20 次/秒”是不符合实际的,这相当于列车的行驶速度为150 千米/小时,在凡尔纳所处的年代列车不可能有这样高的速度。

相似的情景也会出现在人们溜冰的时候:在冰很薄的地方,如果我们滑过的速度较慢,冰就会破裂,如果速度较快就可以冒险滑过。

在拱桥上的运动也可以有高速度使重量消失这样的情况,车对桥的压力会在高速行驶的情况下有所减小。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈