기관차를 더 가볍게 만들 수 있나요?

기관차를 가볍게 만드는 것이 좋을까요?

그 이유는 재료나 기술이 허락하지 않아서가 아니라, 기관차를 가볍게 만들면 당기는 힘이 커지기 때문입니다. 그 뒤의 차량이 크게 줄어들 것입니다.

기관차가 객차를 당기는 힘은 기차 바퀴와 레일 사이의 마찰에서 비롯됩니다. 기차가 앞으로 나아갈 때 바퀴는 레일을 뒤로 밀고 레일은 바퀴를 앞으로 밀어냅니다. 이러한 상호 미는 힘은 바퀴와 레일이 접촉하는 곳에서 발생하며 이를 마찰이라고 합니다.

마찰력의 크기는 두 물체(바퀴와 레일) 사이의 누르는 힘의 크기와 관련이 있습니다. 기관차를 가볍게 만들면 누르는 힘이 줄어들고 기차는 움직입니다. 당길 수 없을 것 같아요. 뒤쪽에 있는 마차인 것 같죠?

회전하는 공이 직선으로 가지 않는 이유는 무엇인가요?

페널티킥 선수가 공을 걷어낸 후 상대 골키퍼가 공이 있는 방향으로 돌진했지만 공이 날아갔습니다. 도중에 방향을 바꿔 골키퍼를 제치고 골문을 향해 슈팅하자 코트에는 환호성이 터졌다...

해설자가 '바나나볼'이라고 부르는 이 슈팅 기술은 높이가 높아서 발생했다. -공의 속도 회전. 그런데 왜 회전하는 구는 직선을 따르지 않습니까? 이것은 공기 역학의 중요한 결론으로 ​​설명됩니다. 이 결론을 간단히 요약하면 다음과 같습니다. 물체가 유체 속에서 움직입니다. 물체 주위의 유체 유속이 클수록 공이 그림에 표시된 방향으로 앞으로 회전할 때 왼쪽의 공기 흐름은 작아집니다. 일반적으로 볼의 유속은 오른쪽보다 왼쪽의 압력이 더 크기 때문에 공은 오른쪽으로 힘을 받습니다. , 그래서 공은 상대 게이트의 오른쪽에서 슛됩니다.

이 유체역학 법칙은 위쪽이 볼록하고 아래쪽이 편평하도록 설계된 항공기 날개의 단면, 액체에 삽입되는 분무기의 얇은 튜브, 등등.

달리기 위해 높이 뛰는 이유는 무엇인가요?

스포츠 경기에서 멀리뛰기 선수는 더 긴 접근 거리를 선택하는 반면 높이뛰기 선수는 훨씬 더 짧은 접근 거리를 사용합니다. 접근 거리를 더 길게 선택하면 높이 점프할 수 없나요?

높이뛰기 선수들은 접근 시의 관성력과 도약 및 발차기 시의 지지 반력에 의존하여 크로스바 위로 솟아오를 수 있습니다. 관성력의 방향은 수평방향이고, 지지반력의 방향은 수직(또는 거의 수직) 위쪽이므로 이륙 후 몸체의 무게중심은 포물선 궤적을 따라 이동한다. 이 포물선 궤적의 높이는 점프 시 초기 속도와 도약 각도에 따라 달라집니다. 즉, 높이뛰기 높이를 높이는 데는 초기 속도와 도약 각도가 중요합니다. 일반적으로 이 두 값을 최대한 높여야 합니다. 최대 리프트 각도는 90도입니다. 그러나 높이뛰기는 단순한 수직 상승 동작이 아니기 때문에 크로스바를 넘을 때 전진하는 힘이 있어야 하며, 더욱이 수평 속도를 최대한 활용하여 점프 초기 속도를 높여야 하므로 도약 각도도 적당해야 한다. 90도 미만이어야 합니다. 상승의 초기 속도는 선수의 자질과 기술적인 숙련도와 밀접한 관련이 있습니다. 점프의 초기 속도가 클수록 점프가 더 높아집니다. 이륙 각도가 일정할 경우 초기 이륙 속도가 결정적인 역할을 합니다.

관성의 이야기 - 살비아티의 큰 배

고전 물리학은 아리스토텔레스의 공간과 시간관을 부정하는 것에서 시작됩니다. 열띤 토론이있었습니다. 코페르니쿠스 이론을 지지하는 사람들은 지구가 움직인다고 믿는 반면, 아리스토텔레스-프톨레마이오스 체계를 지지하는 사람들은 정지된 지구 이론을 옹호합니다. 지구정체론자들은 지진 운동 이론에 반대하는 강력한 이유를 가지고 있습니다. 지구가 빠른 속도로 움직이고 있다면 왜 지상에 있는 사람들은 그것을 전혀 느낄 수 없습니까? 이는 참으로 피할 수 없는 문제이다.

1632년 갈릴레오는 그의 유명한 저서 "프톨레마이오스와 코페르니쿠스의 두 세계 체계에 관한 대화"를 출판했습니다. 책에 나오는 지진운동의 『살비티』(그림 4-1)는 위의 질문에 대한 철저한 답을 주었다. 그는 다음과 같이 말했습니다: "당신과 몇몇 친구들을 대형 보트 갑판 아래의 메인 선실에 배치하고 파리, 나비 및 기타 작은 날아다니는 곤충 몇 마리를 데려오도록 하십시오. 선실에는 여러 마리의 물고기가 들어 있는 큰 물그릇이 있습니다. . 그런 다음 물병을 걸고 아래에 있는 입구가 넓은 항아리에 물을 한 방울씩 떨어뜨리세요.

보트가 정지해 있을 때 주의 깊게 관찰하면 선실 안의 곤충은 일정한 속도로 사방으로 날아가고, 물고기는 사방으로 헤엄치고, 무엇이든 넣으면 아래 수조에 물방울이 떨어집니다. 캐빈

친구에게 던질 때 거리가 동일하다면 한 방향으로 다른 방향보다 더 많은 힘을 사용할 필요가 없습니다. 두 발로 점프하며 어느 방향으로든 같은 거리를 점프합니다. 당신이 이러한 것들을 주의 깊게 관찰한 후 배를 어떤 속도로든 앞으로 나아가게 하여 움직임이 일정하고 왼쪽이나 오른쪽으로 흔들리지 않는 한 당신은 알게 될 것입니다. 위의 모든 현상은 전혀 변하지 않았습니다. 또한 이러한 현상으로는 배가 움직이는지 정지해 있는지 알 수 없습니다. 배가 상당히 빠르게 이동하더라도 점프할 때 배 밑바닥에서 이전과 같은 거리만큼 점프하게 되며, 뱃머리보다 선미까지 더 멀리 가지 않게 됩니다. 하지만 공중으로 뛰어오르면 발 밑에 있는 보트 바닥이 점프하는 반대 방향으로 움직입니다. 동료에게 무언가를 던질 때, 그가 뱃머리에 있든 선미에 있든, 반대편에 서 있는 한 더 많은 힘을 사용할 필요는 없습니다. 물방울은 전처럼 아래 항아리 속으로 떨어지며, 뒤로는 한 방울도 떨어지지 않습니다. 비록 물방울이 공기 중에 있었지만 배는 수 마일을 여행했습니다. 물고기는 물그릇의 가장자리에 있는 미끼를 찾기 위해 물그릇 뒤쪽으로 헤엄칠 때와 마찬가지로 물그릇의 앞쪽으로 헤엄칠 때 더 이상 힘을 사용하지 않습니다. 드디어 나비와 파리가 아무렇지도 않게 계속 날아다닙니다. 그들은 배의 선미쪽으로 집중하지도 않습니다. 왜냐하면 그들이 오랫동안 공중에 머물면서 배의 움직임과 분리되어 배의 움직임을 따라잡으려고 애쓰느라 피곤해 보이기 때문이 아닙니다. ”

Salviati의 큰 배는 매우 중요한 진실을 말해줍니다. 즉, 배에서 발생하는 어떤 현상으로는 배가 움직이는지 정지해 있는지 판단할 수 없다는 것입니다. 이 진술을 이제 갈릴레오의 상대성 원리라고 합니다.

현대 언어로 살비아티의 배는 소위 관성 기준계인데, 이는 서로 다른 일정한 속도로 움직이는 것을 의미합니다. 왼쪽이나 오른쪽으로 흔들리지 않는 배는 관성 기준계입니다. 하나의 관성 기준계에서 볼 수 있는 것은 다른 관성 기준계에서도 아무런 차이 없이 보여야 합니다. 모든 기준계는 동일하고 동등합니다. 어느 관성 기준계가 절대적으로 정지 상태에 있는지, 어느 것이 정지 상태인지를 판단하는 것은 불가능합니다.

갈릴레오의 상대성 이론은 이를 근본적으로 부정할 뿐만 아니라 지진학 이론을 비판하고 또한 (적어도 관성 운동의 범위 내에서) 절대 공간의 개념도 부정했습니다. 고전 역학에서 상대성 이론으로 전환하면서 갈릴레오를 제외하고는 고전 역학의 많은 개념이 변경되어야 했습니다. 상대성 원리는 수정이 필요하지 않을 뿐만 아니라 특수 이론의 두 가지 기본 원리 중 하나가 되었습니다.

브릿지는 왜 볼록하게 디자인되나요?

브릿지는 위쪽으로 아치형으로 디자인하면 안 되고, 자동차가 오목하게 디자인해야 합니까? 아래쪽으로 이동하기 전에 특정 위치 에너지가 있어야 하며 이 위치 에너지는 다리의 반대쪽 끝에 원활하게 도달하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 다리는 위쪽으로 아치형으로 되어 있습니다.

브리지가 위쪽으로 설계되는 이유는 자동차가 브리지 중앙을 통과할 때 브리지에 가해지는 압력이 상대적으로 적고, 오목 브리지가 더 큰 압력을 견디기 때문입니다.

자동차가 호를 통과하므로, 중력 Mg와 지지력 N으로 구성된 구심력 F가 필요합니다.

아치형 교량에서: F=Mg-N ∴ N=Mg-F

오목한 교량에서: F=N-Mg ∴ N=F-Mg

따라서 압력의 삼각분포를 통해 전체 수압은 댐 바닥에서부터 H/3가 된다. 해석의 편의를 위해 저수지 댐의 전체 중력을 G, 무게 중심을 O'로 가정하고, 저수지 내 물의 전체 압력 F는 수평 방향(댐 외부)으로 가정한다. ), 오른쪽 아래 그림과 같습니다. 수압 F의 작용으로 인해 댐 본체는 저수지 외부의 댐 발 O를 지점으로 하여 시계 방향으로 전복되는 경향이 있으며, 전복 모멘트는 MF=F×H/3입니다. 댐은 자체 중력 G에 의존하여 반전 모멘트 MG = Gd를 생성합니다. 배면을 따라 완만한 경사로 댐 본체를 구축하면 중력과 모멘트 암 d가 증가하는 효과를 얻을 수 있어 반전 모멘트 MG가 증가하는 효과를 얻을 수 있습니다.

제방과 댐 건설을 위해 토공과 석재를 늘리지 않고, 동일한 자재와 공사비를 사용하더라도 후면보다 전면의 수면이 완만한 하천제방이 가능하다는 것을 알 수 있다. 저수지 댐은 더 강하고 수면이 더 가파른 강 제방이 더 안정적입니다.

롤러코스터의 물리학

롤러코스터는 흥미진진한 엔터테인먼트 도구입니다. 속도감과 아슬아슬한 순간의 스릴은 많은 사람들을 매료시킵니다. 물리학에 관심이 있다면 롤러코스터를 타면서 모험의 스릴을 경험할 수 있을 뿐만 아니라 역학의 법칙을 이해하는 데에도 도움이 될 것입니다. 실제로 롤러코스터의 움직임에는 많은 물리적 원리가 포함되어 있으며 사람들은 롤러코스터를 설계할 때 이러한 원리를 교묘하게 사용합니다. 에너지 절약, 가속도, 힘이 얽혀있는 효과를 직접 경험해 보는 것은 놀라운 일이 될 것입니다. 이번에는 물리학을 다룰 때 두뇌를 사용할 필요가 없습니다. 물론 복부 근육을 조이고 위장을 ​​보호하세요. 롤러코스터를 타려면 옆으로 서서 롤러코스터의 움직임과 탑승자의 반응을 주의 깊게 관찰하세요.

여행의 시작 부분에서 롤러코스터의 작은 열차는 기계 장치의 추진력에 의해 가장 높은 지점까지 밀려나지만, 첫 번째 하강 이후에는 더 이상 동력을 공급할 장치가 없습니다. . 사실 이제부터 궤도를 따라 움직이는 유일한 "엔진"은 중력 위치 에너지가 될 것입니다. 이는 중력 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되고 운동 에너지가 중력 위치 에너지로 변환되는 지속적인 변환 과정으로 구성됩니다. .

첫 번째 유형의 에너지인 중력 위치 에너지는 물체가 위치, 높이, 중력에 의한 가속도로 인해 갖는 에너지입니다. 롤러코스터의 위치 에너지는 가장 높은 지점, 즉 "언덕"의 꼭대기에 올라갈 때 최대에 도달합니다. 롤러코스터가 하강하기 시작하면 위치에너지는 계속 감소하지만(높이가 감소하므로) 사라지지 않고 운동에너지, 즉 운동에너지로 전환된다. 그러나 에너지 변환 과정에서 롤러코스터 바퀴와 트랙 사이의 마찰에 의해 발생하는 열로 인해 소량의 기계적 에너지(운동에너지 및 위치에너지)가 손실됩니다. 이것이 후속 언덕이 초기 언덕보다 낮게 설계되는 이유입니다. 코스터에는 더 이상 이전 언덕과 같은 높이로 올라가는 데 필요한 기계적 에너지가 없습니다. 롤러코스터의 마지막 소형차는 롤러코스터가 용감한 승객들에게 주는 가장 짜릿한 선물입니다. 실제로 코스터의 뒷차에서 떨어지는 느낌이 가장 강렬합니다. 가장 높은 지점을 통과하는 마지막 차량의 속도가 롤러코스터 머리 부분에 있는 차량의 속도보다 빠르기 때문에 이는 롤러코스터 중앙의 질량 중심에 중력이 작용하기 때문입니다. 이렇게 마지막 차에 탄 사람들은 가장 높은 지점에 빠르게 도달해 넘을 수 있고, 질량 중심이 아래쪽으로 가속되기 때문에 버림받는 듯한 느낌을 준다. 뒷차의 바퀴는 선로에 단단히 고정되어 있습니다. 그렇지 않으면 소형 차가 정상에 도달했을 때 탈선하여 튕겨져 나갈 수 있습니다. 자동차 앞쪽에 있는 자동차의 상황은 다르다. 질량 중심은 짧은 시간 안에 하강 상태에 있지만 질량 중심을 "기다려야 한다"는 것이다. 최고점을 넘어 중력에 의해 밀려납니다.

직선 트랙을 달리던 롤러코스터가 '크레이지 서클'에 도달하자 갑자기 위쪽으로 선회한다. 이때 승객은 겉보기 원심력이 발생하기 때문에 선로에 눌려지는 듯한 느낌을 받게 됩니다.

실제로 원형궤도에서는 레일과 롤러코스터의 상호작용으로 인해 구심력이 발생하게 된다. 이 원형 궤도는 중력의 제동 효과를 "균형"하기 위해 약간 타원형입니다. 코스터가 원형 트랙의 가장 높은 지점에 도달하면 실제로 속도가 느려지지만 곡선이 덜 심하면 이 현상이 줄어듭니다. 코스터가 여행을 마치면 기계식 제동 장치가 코스터를 매우 안전하게 정지시킵니다. 감속 속도는 실린더에 의해 제어됩니다.

호버크라프트를 아시나요?

우리는 보트가 물 위의 중요한 교통수단이고, 보트가 물과 떼려야 뗄 수 없다는 것을 알고 있습니다. 하지만 물 위, 땅 위, 늪지 등 표면이 비교적 평평하다면 이동할 수 있는 마법의 배가 있다는 사실을 알고 계셨나요?

호버크라프트란 무엇인가요? 호버크라프트 바닥 주위에 환형 노즐이 있고 공기 흐름이 노즐에서 바깥쪽으로 분출된다는 것이 밝혀졌습니다. 물 표면으로 인해 공기 흐름이 보트 바닥에 축적되어 에어 쿠션을 형성하고 보트를 물 밖으로 들어올릴 수 있는 매우 강한 양력을 생성합니다. 물체와 공기 사이의 마찰은 물체와 물 사이의 마찰보다 훨씬 작기 때문에 호버크라프트는 앞으로 나아갈 때만 공기 저항을 받기 때문에 물 위에서 빠른 속도로 활공할 수 있습니다. 현재 세계에서 가장 큰 호버크라프트는 수천 명의 승객을 태울 수 있고 시속 300km의 속도에 도달할 수 있습니다. 사람들은 아직도 원자력 에너지로 구동되는 5,000톤의 거대한 호버크라프트를 만드는 것에 대해 생각하고 있습니다. 이 호버크라프트는 단 24시간 만에 유럽에서 대서양을 건너 미국까지 이동할 수 있습니다. 광범위한 전망. 호버크라프트는 우리나라에서도 사용되기 시작했습니다. 1979년에는 광저우와 홍콩 사이에 호버크라프트 노선이 개설되었습니다. 1989년에는 상하이의 우송과 충밍 사이에 호버크라프트 노선이 개통되었습니다. ?호버크라프트를 처음 발명한 사람이 누구인지 아시나요? 그는 1959년에 처음으로 호버크라프트를 발명, 설계, 제조한 영국의 선박 설계자 코커였습니다.

완전 쿠션형 에어쿠션 요트는 수륙 양용 및 오프로드 성능이 좋고 통행성이 좋으며 물, 얼음, 늪, 육지(초원) 및 기타 지역에서 항해할 수 있습니다. YACON 300/500 호버크라프트는 해안 지역, 내륙 하천 및 대규모 호수에 사용되는 레저 관광 상품입니다. 작동이 쉽고 안전하며 신뢰성이 높으며 항해 수역을 오염시키지 않습니다.

황하 호버크라프트

정저우 수륙 양용 호버크라프트는 우리나라 최초의 관광용 호버크라프트입니다. 호버크라프트는 첨단 기술의 결정체입니다. 이름에서 알 수 있듯이 보트 아래에 있는 대형 송풍기를 이용해 보트 바닥을 부풀려 거대한 에어쿠션을 만들어 선체를 20~50센티미터 위로 들어 올리는 방식입니다. 선체는 배 뒤쪽에 있는 두 개의 거대한 프로펠러에서 생성된 추진력을 사용하여 배를 앞으로 이동시킵니다.

끝없이 이어지는 황하 해변은 울퉁불퉁하고 울퉁불퉁해 자동차가 다닐 수 없고 일반 선박만이 구름 한 점 없이 자유롭게 운항할 수 있습니다.

황하의 가장 큰 특징은 위험이 도사리고 있다는 점이다. 황하의 잔잔한 수면 아래에는 무수한 떼와 여울이 숨겨져 있으며, 이는 "황하가 고대부터 항해하기 어려웠다"는 것을 반영합니다. 그러나 정저우 호버크라프트는 바람과 파도를 타고 강 위를 자유롭게 날며 제로 돌파를 달성했다.

풍선으로 만든 호버크라프트

바다 위를 걷는 사람을 태울 수 있는 호버크라프트는 아래에서 공기를 빼내어 보트가 물 위에 떠오를 수 있도록 해준다.