Question

火车挤压内轨为什么可以减小向心力,而挤压外轨增大向心力?？

Answer 1

在火车转弯的地方,铁路总是把外轨修得高一些,内轨修得低一些,使车厢向内倾斜,如果是摆式动车组,还要让车厢的倾斜幅度变得更大,从而产生更大的向心力.具体的受力情况,我们一同进行分析.
车厢向内倾斜,重力方向却仍然是竖直向下,钢轨如果没有受到挤压,对火车的支撑力只有一个方向,顺着车厢倾斜的方向,向上指向转弯的内侧.分析力学,我们都应该画图,可是这里画图不那么方便,我就介绍一个方法,用时针分针的指向来做想象吧.
在弯道竖直的截面图上,假设火车是向左边 9点钟的方向转弯,9点钟这边的就是内轨,位置肯定低于 9点的位置,外轨也在右边比 3点钟稍高一点儿的位置,火车的重力竖直向下,指向 6点钟的时针方向,钢轨的支撑力,大概就指向 11点的方向,这两个力就好像 5点 55分的时针与分针,它们产生一个合力,指向 8点与 9点之间的方向,火车就得到转弯的向心力.
以上做的分析,毕竟只是针对最简单的情况.火车不挤压两边的钢轨,就相当于我们坐在靠背椅上,却没有把后背靠向椅背,受力也就只有竖向的,相当简单.可是,我们通常都会把后背靠在椅背上,这样就会出现横向的受力,我们的后背把椅背向后推,椅背就产生反作用力,要把我们的后背向前推.
同理,火车如果挤压了内轨,就是车轮靠向内轨,使内轨向 8点9点的时针方向变形,内轨由于弹性,就要产生一个反作用力,指向 2点3点的时针方向,内轨这个反作用力,方向与火车转弯,8点 9点的向心力相反,于是火车转弯的向心力就被削弱减少了.
火车如果挤压了外轨,就是车轮靠向外轨,使外轨向大概 3点的方向变形,外轨由于弹性,也要产生一个反作用力,指向9点的时针方向,外轨这个反作用力,方向与火车转弯,8点 9点的向心力相同,于是火车转弯的向心力就增大了.,3,挤压内轨是因为速度不够大，所以向心力就小,2,火车挤压内轨时，给内轨一个力的作用（向内），由于力的作用是相互的，火车会受内轨反作用的力(向外)，这个力与向心力方向相反，合力减小了。同理可理解挤压外轨增大向心力.,2,