وسایل نقلیه اشکال و اشکال مختلفی دارند و هر کدام از فناوری‌های متفاوتی برای عملکرد مؤثر استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، اتومبیل ها و اتوبوس هایی که در جاده ها حرکت می کنند از لاستیک های لاستیکی استفاده می کنند، در حالی که قطارها و متروهایی که روی ریل حرکت می کنند از چرخ های فلزی استفاده می کنند. دلیل این انتخاب های مختلف به یک عامل مهم برمی گردد: اصطکاک.

اصطکاک چیست؟

اصطکاک نیرویی است که هنگام برخورد دو سطح و مقاومت در برابر حرکت آنها ایجاد می شود. هرچه سطوح تماس صاف تر باشند، اصطکاک کمتری وجود دارد که به آنها امکان می دهد نسبت به یکدیگر سریعتر حرکت کنند.

هنگام در نظر گرفتن طراحی خودرو، اصطکاک نقش کلیدی ایفا می کند. سرعتی که وسیله نقلیه با آن حرکت می کند و نوع زمینی که آن را پوشش می دهد تا حد زیادی بر نوع چرخ های مورد نیاز آن تأثیر می گذارد.

چرا قطارها از چرخ های فلزی استفاده می کنند؟

قطارها طوری طراحی شده اند که با سرعت بالا در مسافت های طولانی حرکت کنند و در عین حال بارهای زیادی را حمل کنند. آنها در مسیرهای صاف و یکنواخت حرکت می کنند و به آنها اجازه می دهد سرعت را با حداقل اصطکاک حفظ کنند. چرخ‌های فلزی در مقایسه با سایر مواد، اصطکاک را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند - به میزان 85٪ تا 99٪. این به این دلیل است که هم ریل ها و هم چرخ ها از فلز صاف ساخته شده اند و امکان حرکت کارآمدتر و بدون اصطکاک را فراهم می کنند.

علاوه بر این، قطارها نیازی به توقف ناگهانی ندارند. با وزن و قدرت بسیار زیاد خود، برای ادامه حرکت به حرکت تکیه می کنند، به این معنی که به چرخ هایی که اصطکاک زیادی ایجاد می کنند، نیاز ندارند. تایرهای لاستیکی، که اصطکاک بسیار بیشتری ایجاد می‌کنند، به انرژی بیشتری برای حرکت قطار سنگین نیاز دارند و آنها را غیرعملی می‌سازد.

چرا اتومبیل ها از لاستیک های لاستیکی استفاده می کنند؟

از سوی دیگر، خودروها نیاز به تردد در جاده ها دارند و اغلب با زمین های ناهموار و غیرقابل پیش بینی مانند چاله ها و جاده های خاکی برخورد می کنند. برای رسیدگی به این امر، خودروها به چرخ هایی نیاز دارند که چسبندگی قوی داشته باشند، که این امر توسط لاستیک های لاستیکی امکان پذیر است. اصطکاک بین لاستیک و جاده به وسیله نقلیه کشش لازم برای رانندگی ایمن و روان را می دهد.

برخلاف قطارها، خودروها باید مرتباً توقف و روشن شوند. تایرهای لاستیکی به تسهیل توقف و شروع سریع کمک می کنند و اصطکاک لازم را برای رانندگی ایمن فراهم می کنند. علاوه بر این، لاستیک‌های لاستیکی نسبت به چرخ‌های فلزی ارزان‌تر و راحت‌تر تعویض می‌شوند، و آنها را به گزینه‌ای کاربردی‌تر برای خودروهایی تبدیل می‌کند که به طور منظم فرسوده می‌شوند.

نتیجه گیری: اصطکاک طراحی چرخ را تعریف می کند

در نتیجه، اصطکاک مهمترین عامل تأثیرگذار در طراحی چرخ ها برای انواع مختلف وسایل نقلیه است. قطارهایی که باید با بارهای سنگین به سرعت حرکت کنند، از چرخ های فلزی برای کاهش اصطکاک استفاده می کنند. اتومبیل‌هایی که باید در زمین‌های مختلف حرکت کنند، برای افزایش اصطکاک و بهبود کشش به لاستیک‌های لاستیکی نیاز دارند.