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Les wagons de chemin de fer sont utilisés pour transporter une grande variété de matériaux à travers les États-Unis. Les wagons-trémies transportent le charbon des mines du Wyoming vers des centrales au charbon sur la côte est. Les voitures de transport automobile déplacent les nouveaux véhicules des usines de montage aux centres de distribution à travers le pays. Les voitures particulières transportent des navetteurs et des voyageurs de longue distance entre les villes et entre les États. Les wagons peuvent supporter un poids considérable, mais les chemins de fer doivent déterminer le nombre et le type de moteurs à utiliser, en fonction du poids du fret transporté. Le calcul de la force nécessaire pour déplacer un wagon de chemin de fer du repos est un processus simple, utilisant quelques frappes sur une calculatrice.
Calculer la force nécessaire pour déplacer un wagon
Déterminez le coefficient de frottement entre les roues de la voiture et le rail. Ce coefficient (?) Peut être choisi théoriquement dans un tableau ou mesuré expérimentalement. Le coefficient de frottement de roulement est très inférieur au coefficient de frottement statique, qui s'appliquerait si la roue ne tournait pas et devait glisser. Le coefficient de frottement de roulement pour une interface roue-rail est d'environ 0,001, tandis que le coefficient de frottement statique pour une interface acier sur acier est d'environ 0,5. Par conséquent, il faut beaucoup moins de force pour déplacer un wagon à roues qui bougent librement que celui dont les roues sont bloquées.
Déterminez la force de friction (F) que le wagon doit surmonter pour se déplacer. La force de friction est basée sur la formule suivante: F =? W, où? est le coefficient de frottement de roulement entre la roue et le rail et W le poids du wagon. Si le poids d'un wagon chargé est de 280 000 livres, alors F = (0,001 x 280 000) = 280 livres.
Étant donné que la seule force horizontale produite par le wagon est la force de frottement, la force de déplacement du wagon (P) est égale à la force de frottement (F). Par conséquent, en utilisant l'exemple précédent, une force d'entrée de 280 livres est nécessaire pour déplacer le wagon.