電車は摩擦が少ないので金属製の車輪が使われていますが、車は摩擦が多いのでゴム製のタイヤが使われています.
私たちの身の回りには、さまざまな形や要素を持ったあらゆる種類の乗り物があります。輸送手段が異なれば、効果的に機能するために異なるテクノロジーが使用されます。
道路を走る車やバスがあります。これらの車両は車輪にゴム製のタイヤを使用しており、私たちはそれらを見るのに非常に慣れています.
異なるタイプの輸送手段には、異なるタイプの車輪が必要です。 (写真提供:udaix/Shutterstock)
一方、軌道上を走る電車や地下鉄は金属製の車輪を使用しており、その上にゴムは一切ありません.
では、なぜこれらのさまざまな種類の輸送手段にさまざまな種類の車輪を使用するのでしょうか?
ホイールの選択に影響する重要な要素
電車や車の車輪についての議論に入る前に、どの種類の車輪を使用するかを決定する際に考慮しなければならない要因をいくつか確認しましょう。影響を与える要因は多数ありますが、主要なものは次のとおりです。
摩擦
摩擦は、輸送手段に必要な車輪の種類を決定する上で最も重要な要素でなければなりません.
摩擦は力の一形態です。通常、ある物体の表面が別の物体の表面と接触するときに摩擦が発生します。各オブジェクトは、他のオブジェクトの動きとは反対の方向に、他のオブジェクトの表面に力を加えます。
摩擦が低いほど、つまり、接触している 2 つの物体が滑らかであるほど、互いの上を速く移動することがわかっています。
表面が滑らかであるほど、摩擦が少なくなります。 (写真提供:udaix/Shutterstock)
スピード
異なる車両は、異なる速度で移動することを意図しています。物が移動する速度と、その速度で移動する時間の長さは、使用する車輪の種類を決定する上で重要な役割を果たします。
さまざまな車両が、さまざまな時間間隔でさまざまな速度で移動します。 (写真提供:udaix/Shutterstock)
地形
また、通過したい地形の種類に合わせて車両の種類を選択します。地形が異なれば、異なる輸送手段が必要になるため、異なる種類の車輪が必要になります。
さまざまなタイプの地形には、さまざまなタイプの車輪が必要です。 (写真提供:udaix/Shutterstock)
では、なぜ列車に金属車輪が必要なのでしょうか?
列車は、膨大な重量を載せながら長距離を高速で移動する必要があります。これらの条件をすべて満たすことができるホイールを使用する必要があります。
まず第一に、電車の車輪は摩擦を最小限に抑える必要があります。列車は、均一性と平滑性に優れたレールの上を走行します。ルートに凹凸や穴がないため、列車の目的は高速を維持することです。
電車はレールの上を走るだけです。 (写真提供:udaix/Shutterstock)
車輪とレールの間の摩擦が非常に少ない場合、列車は高速を維持できます。これは、車輪を滑らかな金属で作ることによって実現されます。レールと車輪の両方が金属製で、互いに滑らかです。これにより、摩擦が大幅に減少します (実際、鋼製レールで鋼製車輪を使用すると、摩擦が 85% ～ 99% 減少することがわかります)。
列車は長い時間間隔で高速で移動します。 (写真提供:udaix/Shutterstock)
列車は非常に多くの重量と運動量を運ぶため、一般的に列車自体の利益のために突然停止する必要はありません。このため、摩擦を発生させる車輪を必要としないため、摩擦を減らして速度を維持するために金属製の車輪が選択されます。
列車も非常に重いです (通常のセダンよりもはるかに重い)。ゴム製の車輪を動かすには、非常に大きなエネルギーが必要です。車のエンジンから生成されるエネルギー/力のほとんどは、ゴム製の車輪を回転させるために使われます。
列車の車輪がゴムでできている場合、その重量が非常に大きいため、エンジンは列車を動かすために膨大な量のエネルギー/力を必要とします。物体の重量が増加すると摩擦も増加し、ゴム製のタイヤがさらに摩擦を引き起こします。
これらの特性はすべて列車にとって悪いニュースであるため、列車にゴム車輪を使用することは実際的ではありません.
車はどうですか?
レールの上だけを走る列車とは異なり、車やその他の乗り物は道路を走行する必要があります。穴だらけの道路を車で通り抜けなければならない場合もあれば、厚い泥の中を運転しなければならない場合もあります。
車は摩擦の多い道を走ります。 (写真提供:udaix/Shutterstock)
不整地は、当社の車両にとっても珍しい課題ではありません。これらのすべての状況では、車両が踏んでいる表面をしっかりとグリップする必要があります。このグリップは、車輪と地形の間に十分な摩擦がある場合にのみ達成されます。この摩擦はゴムによって提供されます。
車が通る道路や土地もタイヤを絶えず損傷しますが、金属製のホイールを何度も交換するには非常に費用がかかります。ゴム製タイヤは比較的安価に交換でき、このようなテスト条件では長持ちします。
車はまた、電車よりもはるかに頻繁かつ迅速にブレーキをかけて停止する必要があるため、ゴム製タイヤを含めることもこれに役立ちます.
車は常に交通渋滞で停止する必要があります。 (写真提供:udaix/Shutterstock)
車は一定の速度を維持するだけでよく、電車ほど重くないため、電車の場合のようにゴム製のタイヤが勢いを妨げたり、エンジンのエネルギーを浪費したりすることはありません.
結論
さまざまな種類の車両に使用する必要があるホイールの種類に影響を与える要因は多数ありますが、その中で最も重要なのは摩擦です。
列車は大量の重量を抱えて常に高速で走行する必要があるため、金属製の車輪によって提供される摩擦が少なくて済みますが、自動車は起伏のある地形や高い摩擦値を必要とするあらゆる種類の道路を踏まなければなりません。ゴムタイヤで提供！
